本发明专利技术提供一种高速高温液压可调载的刀-屑摩擦装置及摩擦测量方法，属于高速切削技术领域。该摩擦装置包括摩擦执行组件和液压组件，其中摩擦执行组件包括液压缸、砂轮、盘型摩擦件和测力仪；所述盘型摩擦件端面上设置有砂轮，液压缸设置在测力仪上，刀具材料棒的一端设置在液压缸的活塞杆上，另一端与盘型摩擦件之间留有预设距离；所述液压组件为液压缸提供0～10MPa的驱动压力。通过测力仪测出刀具材料棒与盘型摩擦件之间的摩擦因数，通过热电偶测局部点温度，并通过热传导有限元计算模型建立测量点温度与摩擦端面温度的关系，从而推算得到摩擦端面温度。本发明专利技术可实现对高速切削刀-屑摩擦的高速、高温和变载荷工况的模拟和测试，具有高效低振动的特点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，属于高速切削
。该摩擦装置包括摩擦执行组件和液压组件，其中摩擦执行组件包括液压缸、砂轮、盘型摩擦件和测力仪；所述盘型摩擦件端面上设置有砂轮，液压缸设置在测力仪上，刀具材料棒的一端设置在液压缸的活塞杆上，另一端与盘型摩擦件之间留有预设距离；所述液压组件为液压缸提供0～10MPa的驱动压力。通过测力仪测出刀具材料棒与盘型摩擦件之间的摩擦因数，通过热电偶测局部点温度，并通过热传导有限元计算模型建立测量点温度与摩擦端面温度的关系，从而推算得到摩擦端面温度。本专利技术可实现对高速切削刀-屑摩擦的高速、高温和变载荷工况的模拟和测试，具有高效低振动的特点。【专利说明】
本专利技术涉及一种摩擦实验装置及摩擦测量方法，具体涉及一种高速高温液压可调载的刀-肩摩擦装置及摩擦测量方法，属于高速切削
。
技术介绍
切削加工是材料除料加工的主流技术之一，高速是其重要发展方向。随着材料、信息和微电子等新技术应用其中，促进了大功率高速电主轴、高性能进给系统和超硬耐磨耐热刀具材料等关键技术的突破，使高速切削在德国、日本和中国等制造业先进国家得到迅速发展，在装备制造、航空航天业和模具等行业获得广泛应用。 高速切削技术的实现和广泛应用唤起人们对高速切削机理的深入探讨，刀-肩摩擦是高速切削机理最重要组成部分之一，未知未明地方有许多，摩擦因数同切削速度、载荷、接触面积和摩擦端面温度等影响因素之间的相关性机理就是其中一个核心问题，但研宄该机理的高速摩擦实验装置一直缺乏，需要自主设计。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种高速高温液压可调载的刀-肩摩擦装置及摩擦测量方法，能够满足高速切削过程中高速和高温工况、降低高速摩擦实验过程的振动、提供可调节载荷、获得刀具材料棒受到的轴向力、径向力以及摩擦界面温度。 一种高速高温液压可调载的刀-肩摩擦装置，该摩擦装置包括摩擦执行组件和液压组件，其中摩擦执行组件包括液压缸、砂轮、盘型摩擦件和测力仪； 所述盘型摩擦件安装在车床的三爪卡盘上，其端面设置有砂轮，液压缸设置在测力仪上，刀具材料棒的一端设置在液压缸的活塞杆上，另一端与盘型摩擦件之间留有预设距离； 所述液压组件为液压缸提供O?1MPa的驱动压力。 所述液压组件包括气囊式蓄能器、压力表、先导式溢流阀、液压泵、油箱和三位四通换向阀； 其中，气囊式蓄能器与三位四通换向阀的A 口相连，三位四通换向阀的P 口引出后分成两路，一路连接先导式溢流阀的进口，另一路连接液压泵，三位四通换向阀的T 口连接油箱，在气囊式蓄能器和三位四通换向阀的A 口之间还设置有压力表；三位四通换向阀的A口和B 口还分别与液压缸中活塞两侧的腔体连通。 所述刀具材料棒的外表面设置有聚氨酯轴套。 所述刀具材料棒的圆周面上沿径向加工有微孔，微孔内设置有热电偶。 所述刀具材料棒与盘型摩擦件之间的预设距离为Imm ;液压缸调节刀具材料棒与盘型摩擦件之间的压力为50N?500N。 所述液压缸通过安装卡套设置在测力仪上，所述安装卡套为L形结构，其长边侧面上加工有安装槽；液压缸设置在安装卡套的安装槽内，安装卡套的短边端面设置在测力仪上。 一种高速高温液压可调载的刀-肩摩擦测量方法，该摩擦测量方法的具体步骤如下: 步骤S1:盘型摩擦件高速旋转，液压泵开始工作，三位四通换向阀的左位联通驱动液压缸进给； 步骤S2:刀具材料棒的端面与盘型摩擦件接触并产生摩擦，所述端面记为摩擦端面； 步骤S3:当压力表显示的压力达到要求时，三位四通换向阀的中位联通，气囊式蓄能器开始工作维持液压缸的压力稳定； 步骤S4:测力仪测出刀具材料棒在所述压力作用下受到的轴向力和径向力大小，并与压力表显示的压力进行对比，得到刀具材料棒与盘型摩擦件之间的摩擦因数； 步骤S5:热电偶测量出微孔底部处温度，结合有限元热传导模型，获得刀具材料棒的摩擦端面与盘型摩擦件接触面积时热电偶测量点处温度与摩擦端面温度之间的关系，进而推算得到摩擦端面的温度； 步骤S6:三位四通换向阀的右位联通，液压缸收缩，刀具材料棒的摩擦端面与盘型摩擦件分离，摩擦实验结束。 有益效果: (I)本专利技术采用刀具材料棒与高速旋转的盘型摩擦件接触并产生摩擦，来模拟实际高速切削刀-肩摩擦的高速和变载荷工况。由于盘型摩擦件直径大，同等转速下其线速度高，因此能够在其边缘处得到很高的线速度，从而实现对高速刀-肩摩擦工况的模拟；此外通过液压组件驱动液压缸实现刀具材料棒的进给，能够在50N?500N范围内实现载荷可调，既能实现高线速度所引起摩擦载荷模拟，也能实现对进给速度和切削深度所引起不同摩擦载荷的模拟。 (2)本专利技术的液压组件可实现摩擦执行组件的低振动，采用气囊式蓄能器具有惯性小、反应灵敏的优点，能够有效的吸收摩擦执行组件在高速摩擦状态下产生的高频振动，从而起到缓冲保压作用，使得刀具材料棒与盘型摩擦件之间的压力可以在高速高温的条件下保持稳定，为准确的测量出摩擦力与温度提供保障。 (3)本专利技术可实现对高速切削刀-肩的高温工况进行模拟，并采用热电偶测局部点温度，用热传导有限元计算模型建立摩擦界面温度与测量点温度的关系，从而推算出摩擦端面温度，通过这种间接测量方法解决了实际刀具摩擦界面温度难获取问题。 (4)本专利技术的摩擦测量方法能够可靠有效地得到刀具材料棒受到的轴向力和径向力以及摩擦界面温度，测量过程简单可靠；还能够有效提高测量效率，当一次摩擦测量完毕后，只需调节溢流阀的溢流初始压力就可改变摩擦装置的实际加载压力，从而得到多组不同的相关数据，简化多次实验的流程；当刀具材料棒摩擦表面因为长时间工作而出现缺陷时，可直接通过砂轮进行打磨，从而保证刀具材料棒摩擦端面良好的工作状态，免除更换刀具材料棒的时间和费用，有效提高实验效率和测量效率。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术摩擦装置的整体轴测图。 图2是本专利技术摩擦装置中摩擦执行组件的轴测图。 图3是本专利技术摩擦装置中摩擦执行组件的局部剖视图。 图4是本专利技术摩擦装置中液压组件的轴测图。 图5是本专利技术摩擦装置中液压组件的原理图。 图6是本专利技术摩擦装置中摩擦执行组件的局部放大图。 图7是本专利技术摩擦温度测量原理图。 图8是本专利技术刀具材料棒热传导有限元计算模型。 图9是本专利技术摩擦测量方法的流程图。 其中，1-摩擦执行组件、2-液压组件、3-气囊式蓄能器、4-压力表、5-先导式溢流阀、6-液压泵、7-油箱、8-三位四通换向阀、9-液压缸、10-刀具材料棒、11-安装卡套、12-砂轮、13-盘型摩擦件、14-聚氨酯轴套、15-测力仪、16-热电偶。 【具体实施方式】 下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。 如附图1所示，本专利技术提供了一种高速高温液压可调载的摩擦装置，该摩擦装置包括摩擦执行组件I和液压组件2，其中液压组件2能够为摩擦执行组件I提供O?1MPa稳定可调节的压力，并且通过优化液压组件2后，能够有效地减少实际加载过程中产生的振动，保证加载时的准确性和稳定性，从而确保该摩擦装置的可靠性。摩擦执行组件I通过对刀-肩运动形式的转换以及刀具摩擦温度测量方法的改进，准确地模拟出实际刀-肩摩擦的不同工况，并准确地搜集本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高速高温液压可调载的刀‑屑摩擦装置，其特征在于，该摩擦装置包括摩擦执行组件(1)和液压组件(2)，其中摩擦执行组件(1)包括液压缸(9)、砂轮(12)、盘型摩擦件(13)和测力仪(15)；所述盘型摩擦件(13)安装在车床的三爪卡盘上，其端面设置有砂轮(12)，液压缸(9)设置在测力仪(15)上，刀具材料棒(10)的一端设置在液压缸(9)的活塞杆上，另一端与盘型摩擦件(13)之间留有预设距离；所述液压组件(2)为液压缸(9)提供0～10MPa的驱动压力。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐道春，魏富强，李清青，曾翔，徐野，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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