[發明專利]基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 201910542613.0
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110208129A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發明（設計）人: 李云凱;王優強;謝奕濃;羅恒;于曉;菅光霄
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58;G01N3/02;G01P3/38
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 張慧芳

1.基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述裝置呈軸對稱分布，包括霍普金森壓桿動力機構、切削機構、切削支架、工件夾持機構、導向機構、收捕機構、支座和高精度定位平臺，依次沿整個裝置的對稱軸線排布；所述切削機構、工件夾持機構和收捕機構各有多組，每組切削機構、工件夾持機構和收捕機構也分別沿各自軸線依次排布；

所述霍普金森壓桿動力機構和切削支架固定安裝于支座上，所述工件夾持機構安裝于高精度定位平臺上；

所述霍普金森壓桿動力機構包括輕氣槍和入射桿，所述入射桿兩側固定連接切削支架，所述切削機構對稱安裝于切削支架上；所述輕氣槍通過發射子彈撞擊入射桿前行，固定連接在入射桿上的切削支架同時帶動多組切削機構前行，切削機構前端設置的刀具依次切削工件夾持機構上固定的工件直至最后兩組切削完畢；

所述導向機構用于防止入射桿在推進和切削過程中發生歪斜和失穩；

所述收捕機構用于抵擋前行的入射桿，使入射桿受到緩沖后快速停止。

2.根據權利要求1所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述的切削機構與切削支架的左右位置關系固定、前后位置調節；每組切削機構前端設置有刀具夾持機構，用以夾持刀具，兩側刀具對稱分布，每側的刀具可以根據所需的不同切削速度調整排布方式。

3.根據權利要求2所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述切削機構與切削支架通過導軌和定位銷連接，所述切削支架上、與切削機構連接處設有導軌卡槽和多個定位銷孔，所述切削機構上設有導軌和插入定位銷孔的定位銷。

4.根據權利要求1-3任一項所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述高精度定位平臺下部設有基座，高精度定位平臺分為左右兩部分，分別位于整個裝置的對稱軸線的左右兩側，所述高精度定位平臺與基座的上下位置關系固定、左右移動調節位置，工件的位置及切削量通過調整高精度定位平臺的左右位置來確定。

5.根據權利要求4所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述高精度定位平臺與基座之間通過滾珠絲杠調節左右位置關系，滾珠絲杠通過滾珠絲杠支座固定在高精度定位平臺上，滾珠絲杠外側連接有用于手動調節的旋柄。

6.根據權利要求1所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述導向機構包括固定在支座上的入射桿支座和沿入射方向設置的導向槽，入射桿架設在入射桿支座上以及導向槽中，導向槽設置在入射桿支座與高精度定位平臺之間，控制入射桿僅在軸線方向上移動。

7.根據權利要求1所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述收捕機構設置在高精度定位平臺的后方，前端設置柔性觸頭、后端連接有緩沖氣墊和質量大于入射桿的回收桿，用于減小刀具撞擊收捕機構給刀具帶來的沖擊。

8.根據權利要求1所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述每組工件夾持機構上均設有用于捕獲高速切削過程的瞬態圖像的高速相機；每組刀具的切削速度均可由激光測速傳感器測得。

9.根據權利要求8所述的基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗裝置，其特征在于：所述激光測速傳感器包括兩組，一組布置在工件夾持機構上刀具剛切削到工件的位置，用于監測刀具切削瞬時速度；一組布置在高精度定位平臺上最前端的兩組刀具剛開始發生位移的地方，用于監測刀具初速。

10.基于霍普金森壓桿加載的多道次高速切削試驗方法，其特征在于，利用權利要求1所述的多道次高速切削試驗裝置實施，包括以下步驟：

（1）安裝所述的試驗裝置；

（2）將工件安裝于工件夾持機構上，確保刀具與工件呈垂直角度切削，同時軸向移動入射桿，保證最靠近軸線的兩組工件與最前端的兩組刀具盡量靠攏；逐步調節高精度定位平臺使工件高度與刀具高度一致，并設置每組工件的切削厚度；

（3）調節刀具的排布方式；

（4）調節輕氣槍的氣壓值；

（5）輕氣槍發射子彈，子彈經發射加速后撞擊入射桿，入射桿帶動刀具快速前行并完成對工件的高速切削后，撞擊柔性觸頭后停止；此時每個道次上的刀具的切削速度經激光測速傳感器測得。