[發(fā)明專利]一種可觀察動(dòng)態(tài)金屬切削過程的實(shí)驗(yàn)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010551787.2
• 申請日: 2010-11-22
• 公開（公告）號: CN102110389A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張悅;韓立;姜彤;臺(tái)立剛;劉宣彤;杜先鵬;左秋陽;劉儒;王云志;高峰;宋淑媛;孫泰禮;鄭鵬;于慎波;張希川
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

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一、技術(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，特別適用于一種可觀察動(dòng)態(tài)切削層變形過程的實(shí)驗(yàn)裝置。

二、背景技術(shù)：金屬切削過程是在刀具作用下，被加工材料發(fā)生變形的過程，也是切削層金屬在切削力的作用下形成切屑的過程。切削層金屬的變形大致可劃分為三個(gè)區(qū)域：第一變形區(qū)，第二變性區(qū)和第三變性區(qū)，其中最重要的是第一變形區(qū)，也稱為剪切區(qū)。在此區(qū)域，金屬沿滑移線作剪切變形，晶粒會(huì)伸長，而后與基體分離，并沿前刀面移動(dòng)，形成切屑。而由于工件材料和切削條件的不同，切削過程中生成的切屑形狀有帶狀、節(jié)狀、粒狀和崩碎狀四種類型。此外，在切削速度不高而又能產(chǎn)生帶狀切屑的情況下，加工一般鋼料或鋁合金等塑性材料時(shí)，還經(jīng)常會(huì)在前刀面切削出粘著一塊斷面呈三角狀的硬塊，稱為積屑瘤，可見金屬切削過程是非常復(fù)雜的過程。

在教學(xué)和科研中，需要對金屬切削過程進(jìn)行觀察。目前，可以采用的方法有側(cè)面變形觀察法、高速攝影法、快速落刀法、在線瞬態(tài)體視攝影系統(tǒng)、掃描電鏡顯微觀察法、光彈性光塑性試驗(yàn)法等。其中，側(cè)面變形觀察法是較簡便的方法，但都是通過改造銑床實(shí)現(xiàn)的，包括銑床在內(nèi)的整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)成本接近10萬元，用于科研已是很難接受，更不用說用于教學(xué)。快速落刀法，雖然成本較低，但實(shí)驗(yàn)難度較高、成功率較低，實(shí)驗(yàn)過程要有切削、試件制作、鑲嵌、拋光、腐蝕、顯微鏡觀測等，步驟繁瑣，耗時(shí)長，最大的缺點(diǎn)是靜態(tài)觀測，故此不適宜實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

綜上，本發(fā)明給出了一種可觀察動(dòng)態(tài)金屬切削過程的實(shí)驗(yàn)裝置，成本低廉，可一邊切削，一邊觀察，現(xiàn)象明顯，效果很好。

三、發(fā)明內(nèi)容：

1、發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種可觀察動(dòng)態(tài)金屬切削過程的實(shí)驗(yàn)裝置，其目的是降低成本，縮短實(shí)驗(yàn)耗時(shí)，提高實(shí)驗(yàn)效果，方便操作。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明是按照以下技術(shù)方案實(shí)施的：

一種可動(dòng)態(tài)觀察切削層變形過程的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：該實(shí)驗(yàn)裝置的機(jī)架由方鋼管焊接而成，分為上、中、下三層，上層的主要結(jié)構(gòu)為：在操作臺(tái)面上設(shè)有導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上設(shè)有可移動(dòng)的工作臺(tái)，一個(gè)龍門架跨在導(dǎo)軌上，刀具和顯微攝像機(jī)設(shè)置在龍門架上，計(jì)算機(jī)和顯示器通過連線與顯微攝像機(jī)和實(shí)驗(yàn)裝置的操控部分連接，實(shí)現(xiàn)攝像和加工過程的控制；中層的主要結(jié)構(gòu)為：絲杠、絲杠聯(lián)軸器、第二擺針式行星輪減速器與上皮帶輪連接；下層的主要結(jié)構(gòu)為：變頻器、電動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器通過第一擺針式行星輪減速器與下皮帶輪連接；連接板和螺母將中層的絲杠與上層的工作臺(tái)連接；V型帶將中層的上皮帶輪與下層的下皮帶輪連接。

龍門架正面安裝有刀架，并能調(diào)節(jié)刀具的高度，調(diào)節(jié)范圍為0mm~20mm；側(cè)面安裝有顯微攝像機(jī)架，其上還安裝有顯微攝像機(jī)，并能上下和左右兩個(gè)方向調(diào)節(jié)顯微攝像機(jī)位置，上下調(diào)節(jié)范圍為0mm~50mm，左右調(diào)節(jié)范圍為0mm~100mm。

工作臺(tái)與導(dǎo)軌之間設(shè)有滑塊，工作臺(tái)上設(shè)有臺(tái)鉗。

位于導(dǎo)軌上的兩端設(shè)有左限位觸點(diǎn)和右限位觸點(diǎn)。

工作臺(tái)的移動(dòng)速度為1mm/min~20mm/min。

3、優(yōu)點(diǎn)及效果：通過本發(fā)明的實(shí)施，可觀察到動(dòng)態(tài)的金屬切削過程，現(xiàn)象明顯，該實(shí)驗(yàn)裝置操作簡單、成本低廉。

四、附圖說明；

圖1為實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。?

圖2為實(shí)驗(yàn)裝置上層左視圖。

圖中，標(biāo)注1—機(jī)架；2—左軸承座；3—左限位觸點(diǎn)；4—導(dǎo)軌；5—滑塊；6—工作臺(tái)；7—臺(tái)鉗；8—工件；9—刀具；10—刀架；11—龍門架；12—顯微攝像機(jī)架；13—計(jì)算機(jī)和顯示器；14—上皮帶輪；15—V型帶；16—下皮帶輪；17—第一擺針式行星輪減速器；18—電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器；19—電動(dòng)機(jī)；20—變頻器；21—連接板；22—螺母；23—絲杠；24—右限位觸點(diǎn)；25—右軸承座；26—絲杠聯(lián)軸器；27—第二擺針式行星輪減速器；28—顯微攝像機(jī)。

五、具體實(shí)施方式：

一種可觀察動(dòng)態(tài)金屬切削過程的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于：機(jī)架1由方鋼管焊接而成，分為上、中、下三層。

上層包括：左限位觸點(diǎn)3、導(dǎo)軌4、滑塊5、工作臺(tái)6、臺(tái)鉗7、工件8、刀具9、刀架10、龍門架11、顯微攝像機(jī)架12、計(jì)算機(jī)和顯示器13、右限位觸點(diǎn)24、顯微攝像機(jī)28。

中層包括：左軸承座2、上皮帶輪14、螺母22、絲杠23、右軸承座25、絲杠聯(lián)軸器26；第二擺針式行星輪減速器27。

下層包括：下皮帶輪16、第一擺針式行星輪減速器17、電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器18、電動(dòng)機(jī)19、變頻器20。

臺(tái)鉗7固定在工作臺(tái)6上，用于夾緊工件8。