[实用新型]一种强塑性变形摩擦磨损试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及摩擦磨损检测技术领域，具体的说，涉及一种强塑性变形摩擦磨损试验装置。

背景技术

采用常规的盘销式摩擦试验机评价工件/刀具之间的切削摩擦磨损特性时，销沿着重复不变的固定轨迹与摩擦盘之间发生摩擦磨损，难以真实模拟切削工况中高接触应力条件下刀具与工件材料的新鲜表面连续切削挤压摩擦的过程。因此，提供一种能够全面反映工件/刀具之间的切削摩擦磨损特性的新方法和装置是非常必要的。图1是强塑性变形摩擦磨损试验方法原理图，工件圆棒自转，球头销侧向顶紧工件棒的外圆柱面，同时球头销与工件圆棒轴向相对平移。由于球头销和工件圆棒是点接触，因此具有较高的接触压力；由于工件圆棒自转的同时与球头销有相对轴向平动，因此摩擦轨迹无重复。本实用新型正是基于该原理设计的试验装置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种能全面评价工件/刀具切削摩擦磨损性能的强塑性变形摩擦磨损试验装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种强塑性变形摩擦磨损试验装置，包括机架、工件圆棒夹具、球头销顶出机构、平移机构；工件圆棒夹具夹持圆柱形的工件圆棒的一端且带动工件圆棒绕圆柱形的轴线自转；安装在机架上的球头销顶出机构夹持球头销的一端并将球头销的另一端顶紧在工件圆棒的外圆柱面；工件圆棒夹具通过平移机构相对于机架平移，平移机构运行时，球头销沿着工件圆棒的轴向方向平移。采用这种基于强塑性变形摩擦磨损试验原理而设计的结构后，能全面评价工件/刀具的切削摩擦磨损性能，既能保证具有较大的接触应力，也能保证接触轨迹不重复。

工件圆棒的轴线沿着上下方向设置，工件圆棒夹具夹紧工件圆棒的上端，平移机构的平移方向为上下方向。

CNC加工中心包括工作台面、刀夹、刀夹平移机构，可转动的刀夹通过刀夹平移机构沿着工作台面上下平移；选用工作台面做机架，选用刀夹做工件圆棒夹具，选用刀夹平移机构做平移机构。采用这种结构后，选用现有的CNC加工中心用作本实用新型的摩擦磨损试验装置，将球头销顶出机构安装在工作台面上，仅需简单改造即可进行工件/刀具的切削摩擦磨损性能试验。

球头销顶出机构包括夹头、支撑座、螺纹杆、弹簧、螺母；夹头的前端夹持球头销，螺纹杆的前端固定在夹头的后端，螺纹杆的中段穿过支撑座，螺纹杆的后端旋接螺母，压缩在支撑座和夹头之间的弹簧套在螺纹杆外，支撑座的后端顶紧螺母的前端。采用这种结构后，调整螺母的位置，即可控制支撑座距离夹头的距离，进而控制弹簧弹力的大小，最终控制球头销对工件圆棒的顶紧力。结构简单，操作方便。

一种强塑性变形摩擦磨损试验装置还包括测力仪，支撑座、测力仪、机架从上往下依次设置。采用这种结构后，通过测力仪实时检测球头销对工件圆棒的顶紧力。

夹头的后端面和支撑座的前端面均设有环形槽，弹簧的两端部分别位于两环形槽中。采用这种结构后，避免弹簧移位。

螺纹杆的螺纹分布在螺纹杆的后段。采用这种结构后，无需在整段螺纹杆设置螺纹，结构简单。

球头销内设有热电偶。采用这种结构后，可实时检测球头销的温度。

螺纹杆设有贯穿轴线的通孔，与热电偶相接的电线穿过该通孔从螺纹杆的后端伸出。

球头销和工件圆棒之间为点接触。采用这种结构后，能保证具有较大的接触应力。

本实用新型的原理是：依据强塑性变形原理，对摩擦副的空间结构形式进行设计，将常规的盘销式摩擦磨损试验方法中摩擦副的接触关系由原有的面接触改为点接触(如图1所示)，以大大提高摩擦副间的接触应力，从而真实地反映工件与刀具在切削过程中产生的高接触应力；并通过摩擦副间的相对运动方式设计，使摩擦副之间存在相对旋转运动的同时，也存在相对连续平移移动，从而使摩擦副间的接触和摩擦沿着连续而不重复的运动轨迹来进行，实现工件圆棒的新鲜表面与球头销之间发生连续挤压摩擦，从而真实地反映切削过程中刀具连续地切削工件材料中发生的摩擦磨损过程。

总的说来，本实用新型具有如下优点：可以弥补采用现有常规的盘销式摩擦磨损试验技术的缺点，通过球头销与工件圆棒之间发生点接触模拟切削过程中的高接触应力；通过连续而不重复的摩擦轨迹设计，来模拟切削工况下工件材料新鲜表面与刀具表面发生的连续挤压摩擦。因此，采用本实用新型的试验装置可以成功实现对工件/刀具的切削摩擦磨损性能的全面评价。本实用新型结构简单，操作方便，可利用现有的CNC加工中心进行改造，可实施性强。

附图说明

图1是强塑性变形摩擦磨损试验方法原理图。