[发明专利]基于霍普金森压杆加载的多道次高速切削试验装置及方法

说明书

本发明公开了基于霍普金森压杆加载的多道次高速切削试验装置及方法，该装置包括霍普金森压杆动力机构、切削机构、切削支架、工件夹持机构、导向机构、收捕机构、支座和高精度定位平台，依次沿整个装置的对称轴线排布；所述切削机构、工件夹持机构和收捕机构各有多组；霍普金森压杆动力机构包括轻气枪和入射杆，所述入射杆两侧固定连接切削支架，所述切削机构对称安装于切削支架上；所述轻气枪通过发射子弹撞击入射杆前行，固定连接在入射杆上的切削支架同时带动多组切削机构前行，切削机构前端设置的刀具依次切削工件夹持机构上固定的工件直至最后两组切削完毕；可实现不同道次不同速度的切削对比试验。

技术领域

本发明属于金属切削技术领域，特别涉及一种基于霍普金森压杆加载的多道次高速切削试验装置及方法。

背景技术

高速切削技术作为一项先进实用的加工制造技术，在机械制造、模具加工、航空航天工业等领域均具有愈发广泛的应用，在加工工艺和精度方面具有独特的优势。然而高速切削加工的关键技术研究主要集中在对于高速切削机床的技术改进和结构创新方面，在高速切削机理方面的研究还主要停留在理论和仿真分析阶段，急需发展有效的试验装置来大量研究高速切削变形机理以及切削温度、刀具磨损和切削力等方面变化规律。

高速切削试验目前主要在高速车床上进行，往往难以满足高速切削所需的切削速度，且难以保证试验的安全性。最近有研制出用于高速车床刀塔和切削力测力仪的试验装置，但其功能单一，只能用于测量切削力，本质上仍然是在车床上进行试验。此外，高速切削试验中需要保证稳定的高速切削过程和捕获高速切削过程的瞬态图像，这些都是利用高速车床进行试验时难以实现的关键技术。

利用霍普金森压杆进行高速切削试验，对于研究物体在冲击载荷下的力学响应具有十分重要的意义。但是，目前的装置仅有单一的切削道次，无法同时进行多个不同切削速度的对比试验或相同切削速度的对照试验。并且，在实际操作的过程中，也会由于改变切削速度的试验需求导致试验过程复杂化，或是相同切削速度的先后试验会由于工件装夹偏差而导致试验结果的误差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供基于霍普金森压杆加载的多道次高速切削试验装置及方法，实现高速稳态的切削过程和不同道次不同速度的切削对比试验或相同切削速度的对照试验。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

首先，本发明提供一种基于霍普金森压杆加载的多道次高速切削试验装置，所述装置呈轴对称分布，包括霍普金森压杆动力机构、切削机构、切削支架、工件夹持机构、导向机构、收捕机构、支座和高精度定位平台，依次沿整个装置的对称轴线排布；所述切削机构、工件夹持机构和收捕机构各有多组，每组切削机构、工件夹持机构和收捕机构也分别沿各自轴线依次排布；

所述霍普金森压杆动力机构和切削支架固定安装于支座上，所述工件夹持机构安装于高精度定位平台上；

所述霍普金森压杆动力机构包括轻气枪和入射杆，所述入射杆两侧固定连接切削支架，所述切削机构对称安装于切削支架上；所述轻气枪通过发射子弹撞击入射杆前行，固定连接在入射杆上的切削支架同时带动多组切削机构前行，切削机构前端设置的刀具依次切削工件夹持机构上固定的工件直至最后两组切削完毕；

所述导向机构用于防止入射杆在推进和切削过程中发生歪斜和失稳；

所述收捕机构用于抵挡前行的入射杆，使入射杆受到缓冲后快速停止。

进一步的，所述的切削机构与切削支架的左右位置关系固定、前后位置调节；每组切削机构前端设置有刀具夹持机构，用以夹持刀具，两侧刀具对称分布，每侧的刀具可以根据所需的不同切削速度调整排布方式。

进一步的，所述切削机构与切削支架通过导轨和定位销连接，所述切削支架上、与切削机构连接处设有导轨卡槽和多个定位销孔，所述切削机构上设有导轨和插入定位销孔的定位销。