[發明專利]一種數控超聲切割聲主軸綜合性能測試的臺架

有效

• 申請號: 201310238126.8
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103323223A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陸志平;韓麗軒;于保華;胡小平;趙雙雙
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 周希良;徐關壽

技術領域

本發明涉及一種數控超聲切割聲主軸綜合性能測試的臺架，更確切地說，涉及一種能夠通過數控及圓柱極坐標傳動機構協同動作為超聲切割聲主軸提供各主要性能參數測試的臺架。

背景技術

超聲切割聲主軸是實現新興復合材料超聲切割的主體和關鍵，它主要有超聲換能器、變幅桿和切割刀具等構成，通過給換能器的電端提供一定頻率的交變脈沖電流使換能器產生縱向振動，然后通過變幅桿的放大作用將振動傳入刀具，為切割刀尖的縱向振動提供穩定而可靠的聲能量。它的研究涉及振動力學、振動切割、控制科學與工程、儀器科學與技術等多個學科，屬于一個高科技綜合學科的范疇。鑒于問題的復雜性，除了開展廣泛的理論研究外，還需要開展綜合性能測試研究，獲取各項重要聲電性能參數，并與后續應用研究結合，為研制高性能高可靠的超聲切割聲主軸奠定實驗基礎。另外，目前超聲切割聲主軸往往只進行單一性能的單點分散測試，缺乏對超聲切割聲主軸綜合及系統分析，更缺乏對超聲主軸進行帶負載綜合測試，很難將這些測試數據充分融合利用，性能測試的效率與效果不理想，嚴重影響高性能超聲切割聲主軸的研發。

發明內容

針對前述問題，本發明公開了一種數控超聲切割聲主軸綜合性能測試的臺架，以聲主軸實際安裝方式為依據，以可調軸向、徑向負載來模擬實際切割為支撐，以更簡單可靠的裝夾、圓柱極坐標絲杠傳動與數控伺服單元配合，分別為超聲切割聲主軸的空載和負載下的聲阻抗、頻響特性、截面輪廓振形數據、截面輪廓熱成像數據等一系列的測試提供統一的平臺。

本發明綜合測試臺架可減少測試場地和各種成本，提供了同一安裝條件下不同參數的測量，減少了不同安裝條件下測試的誤差，提高了超聲切割聲主軸的性能測試效果和效率，為進一步完善和提高超聲切割聲主軸性能提供實驗基礎。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：一種數控超聲切割聲主軸綜合性能測試的臺架，包括底座(11)，底座(11)上安裝垂直直線導軌(9)、模擬負載裝置及徑向運動底座（12），垂直直線導軌(9)滑動配合所述的超聲切割聲主軸(24)；所述的模擬負載裝置具有兩根施力桿（32），兩根施力桿（32）分別處于超聲切割聲主軸(24)的切割刀具（8）刀尖的軸向和徑向位置，用于為刀尖施加模擬負載；徑向運動底座（12）設有能夠向所述的超聲切割聲主軸(24)徑向運動，并能旋轉的測試探頭(20)。

優選的，底座（11）之上固定安裝垂直支撐基板（10），垂直支撐基板（10）上開有與垂直直線導軌（9）直徑相適配的孔，垂直直線導軌（9）穿過此孔，垂直直線導軌（9）的底端固定于垂直支撐基板（10）。

優選的，模擬負載裝置包括L型模擬負載支架（26）、錐形支撐臺（27）、導向螺紋桿（28）、施力螺母（29）、銅墊片（30）、推力彈簧（31）、所述的施力桿（32），L型模擬負載支架（26）固定安裝于底座（11）之上，其底邊與底座（11）表面相貼，側邊與底邊相垂直，兩邊的內側面各垂直裝配一根所述的施力桿（32），兩處的裝配結構相同：導向螺紋桿（28）第一端帶有螺紋，第二端為光桿；導向螺紋桿（28）的第一端固定在L型模擬負載支架（26）的內側面上，導向螺紋桿（28）從固定端起依次外套安裝錐形支撐臺（27）、施力螺母（29）、銅墊片（30）、推力彈簧（31）、施力桿（32），錐形支撐臺（27）通過內螺紋孔與導向螺紋桿（28）配合固定在模擬負載支架（26）上；施力桿（32）的粗端開有與導向螺紋桿（28）的光桿段相配合的內孔，細端開有與所述刀尖配合的槽。

優選的，超聲切割聲主軸(24)安裝于夾具上，夾具與所述的垂直直線導軌(9)滑動配合；夾具包括聲主軸下固定板（7）、聲主軸側固定架（22）、聲主軸上固定板（5），聲主軸上固定板（5）、聲主軸下固定板（7）通過聲主軸側固定架（22）固定連接，聲主軸上固定板（5）、聲主軸下固定板（7）分別開有與垂直直線導軌（9）相適配的通孔，通孔之下安裝垂直直線軸承（6），垂直直線軸承（6）與垂直直線導軌（9）滑動配合。

優選的，垂直直線導軌（9）的上端固定安裝垂直電機法蘭板（3），垂直電機法蘭板3上安裝垂直伺服電機（2），垂直伺服電機（2）的主軸朝下并固定連接垂直滾珠絲桿（4），垂直滾珠絲桿（4）穿過垂直電機法蘭板（3）后與聲主軸上固定板（5）的螺紋配合，以帶動夾具運動。