[發(fā)明專利]一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711342655.7
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN107999847B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張俊;劉哲超;何勇;戚宇彤;蔣逸飛;趙萬華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B23C9/00
• 分類號: B23C9/00;B23Q17/24
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李宏德

1.一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，包括光學(xué)系統(tǒng)、裝夾系統(tǒng)和銑削系統(tǒng)；

所述光學(xué)系統(tǒng)包括反射鏡(2)，水平設(shè)置的光源(1)，以及沿豎直方向依次從下往上同軸設(shè)置的磨砂玻璃(3)、起偏鏡(4)、檢偏鏡(7)和高速攝像機(jī)(8)；檢偏鏡(7)設(shè)置在高速攝像機(jī)(8)鏡頭前端；

所述銑削系統(tǒng)包括加工工件(5)和立式銑床(6)；加工工件(5)采用具有人工雙折射特性的透明光彈性材料制成；立式銑床(6)主軸與加工工件(5)垂直，且沿加工工件(5)平面方向進(jìn)給；

所述裝夾系統(tǒng)包括裝夾體(9)；加工工件(5)固定在裝夾體(9)上端，磨砂玻璃(3)和起偏鏡(4)設(shè)置在裝夾體(9)上；

反射鏡(2)置于磨砂玻璃(3)下方，且設(shè)置于光源(1)的水平光路上形成轉(zhuǎn)向光路，轉(zhuǎn)向光路依次照射磨砂玻璃(3)、起偏鏡(4)和加工工件(5)后，經(jīng)檢偏鏡(7)由高速攝像機(jī)(8)采集；反射鏡(2)用于控制觀察區(qū)域的大小，使入射光完全覆蓋加工工件(5)上所需要觀測的區(qū)域；

所述的裝夾體(9)包括水平方向呈直角的直角立板(901)；直角立板(901)頂端向直角外水平方向延伸形成安裝頂板(902)，底端向直角外水平方向延伸形成固定底板(905)，直角立板(901)的直角內(nèi)側(cè)設(shè)置用于裝夾固定磨砂玻璃(3)的裝夾槽(903)和用于螺紋連接起偏鏡調(diào)整塊(11)的螺紋孔(904)；直角立板(901)的內(nèi)側(cè)靠近立式銑床(6)的進(jìn)給方向；加工工件(5)通過安裝頂板(902)在兩個(gè)方向固定，直角立板(901)通過固定底板(905)固定在立式銑床(6)的工作臺(tái)上；可調(diào)整角度的反射鏡(2)放置在直角立板(901)內(nèi)側(cè)，下端由水平移動(dòng)的反射鏡水平調(diào)整墊塊(12)限位固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，加工工件(5)通過壓塊(10)在兩個(gè)方向分別固定在裝夾體(9)上端。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，磨砂玻璃(3)固定插接在裝夾體(9)上的裝夾槽(903)內(nèi)，起偏鏡(4)通過起偏鏡調(diào)整塊(11)以螺紋連接的形式固定在裝夾體(9)上；起偏鏡調(diào)整塊(11)用于起偏鏡(4)在沿起偏鏡調(diào)整塊(11)軸向和起偏鏡(4)軸向兩個(gè)方向的旋轉(zhuǎn)定位。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，安裝頂板(902)上沿兩個(gè)方向分別設(shè)置有安裝通孔(908)，固定底板(905)上設(shè)置有固定槽(907)，安裝頂板(902)和固定底板(905)之間固定有連接在直角立板(901)外側(cè)的加強(qiáng)筋(906)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，裝夾槽(903)呈直角沿直角立板(901)內(nèi)側(cè)直角固定設(shè)置。

6.一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的可視化實(shí)驗(yàn)裝置，包括如下步驟，

步驟1，將光源(1)水平置于立式銑床(6)的工作臺(tái)上，調(diào)整反射鏡(2)的角度，使入射光完全覆蓋加工工件(5)上所需要觀測的區(qū)域；并通過磨砂玻璃3進(jìn)一步使觀察區(qū)域內(nèi)漫射光分布均勻，避免所拍攝的干涉條紋出現(xiàn)明暗不均勻的現(xiàn)象；

步驟2，高速攝像機(jī)(8)于豎直方向，調(diào)整其鏡頭焦距及擺偏位置，調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)(8)參數(shù)，使得其所能捕捉的畫面尺寸完全涵蓋所要觀測的工件內(nèi)應(yīng)力波傳播的范圍；

步驟3，旋轉(zhuǎn)安裝于攝像機(jī)鏡頭前的檢偏鏡(7)，使得經(jīng)過檢偏鏡(7)后的偏振光為明場；

步驟4，運(yùn)行立式銑床(6)，進(jìn)行對刀操作，設(shè)置相應(yīng)的切削參數(shù)，對加工工件(5)進(jìn)行順銑切削實(shí)驗(yàn)，在刀具即將切入時(shí)觸發(fā)高速攝像機(jī)(8)采樣按鈕，記錄切削過程中應(yīng)力波在加工工件(5)板材中的傳播過程。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種立式銑床中切削應(yīng)力波的可視化實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于，光源(1)采用無頻閃LED白光燈。