[發明專利]超高轉速切削三維動態力測試平臺

無效

• 申請號: 201110116086.0
• 申請日: 2011-05-06
• 公開（公告）號: CN102267069A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 趙威;何寧;李亮;孫永華;楊吟飛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23Q17/09
• 分類號: B23Q17/09
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

?本發明涉及一種切削力測試裝置，特別涉及一種具有高固有頻率的整體式高頻響超高轉速切削三維動態力測試平臺。

背景技術

?切削力信號是切削過程中的重要狀態參數，切削力信號的檢測是目前國內外研究與應用最多的切削過程監測方法之一。隨著超高速切削技術、尤其是基于高頻電主軸的超高轉速銑削技術的快速發展，超高轉速切削加工的切削學行為得到了人們越來越多的關注。超高轉速切削力信號的準確獲取是研究超高速切削變形、切削摩擦等問題的基礎實驗保障條件，是建立超高速切削方程所必需的關鍵環節。但是，在超高轉速切削時，切削力呈現高頻間斷性，機床和測力系統在切削力的高頻間斷的激勵下，加工系統的主要低階模態相互混合，所測得的力信號受到結構自身振動模態的強烈干擾。

目前已有的切削測力儀，絕大多數固有頻率在1～5KHz之內，且在安裝刀具或零件后，測力系統的固有頻率會進一步下降，無法滿足超高轉速切削時沖擊頻率為0.5～3KHz的銑削力信號的準確測量。此外，超高轉速切削時的振動非線性干擾強烈，獲取準確的超高轉速切削力信號極其困難，這給研究超高轉速切削時的材料變形機理、超高轉速切削摩擦學等帶來了極大的挑戰。

基于上述分析，本發明人針對現有超高轉速切削時的切削力高頻沖擊與振動非線性干擾問題，試圖提出解決方案，本案由此產生。

發明內容

?本發明所要解決的技術問題，是針對前述背景技術中的缺陷和不足，提供一種超高轉速切削三維動態力測試平臺，其可滿足超高轉速銑削、鉆削以及磨削時切削力信號測量的要求，實現超高轉速切削時三維動態力的準確測量。

本發明為解決以上技術問題，所采用的技術方案是：

一種超高轉速切削三維動態力測試平臺，包括待切削結構、4個電阻應變片組以及一體成型的上表面平臺、彈性柱體、8個彈性厚片、4個彈性薄片、支撐基座，其中，彈性柱體位于支撐基座上；8個彈性厚片兩兩一組，4個彈性薄片與4組彈性厚片一一對應，所述彈性薄片的兩端分別連接每組中兩個彈性厚片的一端，構成4個彈性組，且所述4個彈性組分別位于彈性柱體的四周，各彈性組中兩個彈性厚片的另一端分別連接支撐基座和上表面平臺；所述上表面平臺設于彈性柱體及彈性組的上方，并與彈性柱體連接；待切削結構設于上表面平臺上；4個電阻應變片組分別固定于4個彈性薄片的中間位置。

上述彈性柱體位于支撐基座的中心，且為正四棱柱結構。

上述待切削結構與上表面平臺為一體成型或機械聯結。

上述彈性薄片、彈性厚片、彈性柱體的剛度比值是1：5～30：30～100。

采用上述方案后，本發明通過優化布局各構件，與現有結構相比具有以下優點：

（1）本發明具有高的固有頻率。現有測力產品絕大多數固有頻率在1～5KHz之內，且在安裝刀具或工件后，測力系統的固有頻率會進一步下降。此外，有些壓電式測力元件固有頻率高達90KHz，但在配置工裝和裝夾工件后，整個測力系統固有頻率僅能達到5～6KHz。本發明采用集工件、測力元件于一體的整體式結構，固有頻率可穩定在6～10KHz，完全能夠滿足超高轉速切削測力要求；

（2）本發明具有較低的成本。現有能夠滿足切削加工測試的商品化測力產品普遍價格昂貴，價格在幾萬元至幾十萬元之間不等。本發明成本僅包括被加工材料費用、加工費、電阻應變片組費等，成本在千元以內。

（3）本發明通過改變待切削結構尺寸，除可滿足超高轉速銑削外，還可滿足超高轉速鉆削、超高轉速磨削等切削力測試要求；

（4）本發明結構簡單，工作可靠，可將頂端待切削結構做成分體式，從而重復使用。

附圖說明

?圖1是本發明的立體結構示意圖。

具體實施方式

?以下將結合附圖對本發明的結構及工作過程進行詳細說明。