[發明專利]一種切削控制實驗裝置及實驗方法

在審

• 申請號: 202011498390.1
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112525753A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 杜文浩;潘延安;李佳偉;李星占
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: G01N3/58
• 分類號: G01N3/58
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 孫海博

本發明公開了一種切削控制實驗裝置及實驗方法。該實驗裝置包括車床，車床上設有刀具，車床上設有測力儀，測力儀上設有三向運動平臺，三向運動平臺上設有劃擦試樣。該實驗方法包括車床上安裝的刀具，將三向運動平臺安裝在車床的測力儀上，通過機床運行過程中測力儀對劃擦力的監測，由三向運動平臺作出相應的移動速度調整，實現切屑控制實驗。本發明的優點：基于車床搭建三向運動平臺，配合測力儀，可直接應用于實際的切削實驗中，并滿足超精密切削加工參數的要求，有利于對實際切削過程中產生切屑的收集和研究；可以實現保留切屑于試樣表面，實現單次實驗、多道劃擦軌跡以及等厚切深，為接近實際切削情況與切屑研究提供一種可行方法。

技術領域

本發明涉及超精密切削原理實驗研究領域，具體涉及一種基于超精密車床搭建的三向微位移運動平臺的切削控制實驗裝置及實驗方法。

背景技術

超精密加工技術理念源自國外軍事、航空航天領域的需求。超精密加工技術所要求的尺寸精度在微米及納米級，表面粗糙度標準也在納米級的范圍內。其特點主要在于對加工對象尺寸、形狀超精密化的要求。

超精密加工技術對加工對象、使用刀具、測量和環境條件都有很高的要求。而隨著高端工業領域的發展，現階段許多超精密加工技術指標，都已經以納米為單位，并且仍然朝著突破納米界限的方向發展，這也對超精密加工技術提出了更高的要求，但是在超精密加工過程中的加工環境、加工參數、切屑、切削鋒刃度等因素都會對加工精度產生影響，因此對超精密切削過程的理解和材料去除機理的進一步研究，將會對超精密切削加工技術水平的提高提供有力支撐。

目前對超精密車削中產生的切屑研究有助于更深層次的理解材料去除機理。而通常切屑只能在加工結束后收集部分切屑，或為收集不同加工參數下產生的切屑，只能多次實驗，增加成本和時間。為此，急需設計一種方便科學的切屑控制實驗方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，目的在于提供一種切削控制實驗裝置及實驗方法，解決現有切削實驗成本高、時間長的問題。為進一步理解超精密切削過程，探究超精密切削材料去除機理，為接近實際切削情況與切屑研究提供一種可行方法。

本發明通過下述技術方案實現：一種切削控制實驗裝置，包括車床，車床上設有刀具，車床上設有測力儀，測力儀上設有三向運動平臺，三向運動平臺上設有劃擦試樣。

進一步的，所述的車床包括X軸、Z軸和C軸，刀具設在C軸上。

進一步的，所述的X軸和測力儀設在Z軸上，C軸設在X軸上。

進一步的，所述的車床上設有真空吸盤，刀具吸附在真空吸盤上。

進一步的，所述的刀具設在刀具夾持裝置上，刀具夾持裝置設在車床上。

進一步的，所述的刀具為金剛石刀具。

進一步的，所述的三向運動平臺為三向微位移運動平臺。

進一步的，所述的測力儀與控制單元電連接，控制單元與三向運動平臺電連接。

一種切削控制實驗方法，包括車床上安裝的刀具，將三向運動平臺安裝在車床的測力儀上，通過機床運行過程中測力儀對劃擦力的監測，由三向運動平臺作出相應的移動速度調整，實現切屑控制實驗。

進一步的，所述的車床包括X軸、Z軸和C軸，在劃擦時，C軸帶動刀具旋轉，同時控制X軸、Z軸進行X、Z向的進給，進行劃擦實驗。

進一步的，在劃擦過程中，通過測力儀監測劃擦力，進而調節三向運動平臺向X、Y、Z向的移動速度，完成切屑控制實驗。

進一步的，通過控制三向運動平臺的X、Y、Z向移動速度，以實現多次切削、多道軌跡的劃擦實驗。

進一步的，通過控制三向運動平臺的Y、Z向沿劃擦方向移動速度，實現劃擦過程中切屑保留在試樣表面。