CN102539232B - 多功能摩擦磨损试验机可变换组合夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明多功能摩擦磨损试验机可变换组合夹具，涉及多功能摩擦磨损试验机可转位数控车削刀片夹具，本发明夹具之可变换夹具基体为一阶梯槽，该阶梯槽有上基面，槽侧面和槽底面，槽侧面与槽底面相互垂直，在阶梯槽下部有U型开口入刀槽孔，在阶梯槽上部有与刀槽孔方向一致的U型开口退刀槽孔，构成槽夹角、主偏角、斜角、刃倾角和前角相关角，本发明根据上述相关几何角的关系，提出了可设计计算槽中心线与水平线之夹角-斜角的计算公式：主偏角Kr＝90°±(斜角α-1/2·槽夹角θ)，由此获得能与多样性可位数控车削刀片全面精准适配的可变换夹具基体，为检测、评价可转位数控车削刀片的摩擦学性能、切削能力提供了精准、高效、实用的创新工具。

Description

多功能摩擦磨损试验机可变换组合夹具
技术领域
本发明多功能摩擦磨损试验机可变换组合夹具，具体涉及多功能摩擦磨损试验机(UMT)可转位数控车削刀片夹具。 
背景技术
美国CETR公司的UMT多功能摩擦磨损试验机，是一种广泛使用的摩擦学试验装置，采用合适的夹具，可评价可转位数控车削刀片及其表面涂层的摩擦性能。由于可转位数控车削刀片外形的多样化，且在实际车削中，有左右偏刀之分，以及多种主偏角、前角、刃倾角，给直接采用可转位数控车削刀片进行UMT摩擦学试验带来困难。现有技术的夹具，只能简单的垂直方向安装，所能装夹的可转位数控车削刀片型号单一，主偏角、前角、刃倾角不能有效体现，且不能保证可转位数控车削刀片装夹的重复性，以致影响实验数据的可信度，不能满足实验的需求。为此，需要开发针对UMT多功能摩擦磨损试验机的可变换组合夹具。 
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能摩擦磨损试验机可变换组合夹具，适配于多样化可转位数控车削刀片直接装夹到试验机，为模拟可转位数控车削刀片切削工况，准确有效地检测可转位数控车削刀片及其涂层的摩擦学性能、测评可转位数控车削刀片的切削能力，提供精准、高效、实用的创新工具。 
本发明可变换组合夹具，由夹具基座和可变换夹具基体组成，可变换夹具基体通过上端凸肩与夹具基座的卡槽连接，螺栓紧固，可变换夹具基体为一阶梯槽，该阶梯槽有基面，槽侧面和槽底面，槽侧面与槽底面相互垂直，在阶梯槽下部有U型开口入刀槽孔，在阶梯槽上部有与刀槽孔方向一致的U型开口退刀槽孔，构成如下相关几何角： 
U型开口刀槽孔之开口角度为与可转位数控车削刀片外形适配的槽夹角θ； 
基面内，刀片主切削刃与被测试样垂直方向夹角为主偏角Kr； 
基面内，槽中心线与水平线之夹角为斜角α； 
参比主切削平面内，刀片主切削刃与基面的夹角为刃倾角λ； 
参比正交平面内，槽底面与基面的夹角为前角γ； 
由于与可转位数控车削刀片相关的槽夹角θ、主偏角Kr、前角γ和刃倾角λ各参数为已知或确定，刃倾角λ和前角γ确定了槽底面相对基面的角度位置，唯有影响多样性可转位数控车削刀片可变换夹具基体基面适配的关键性参数——槽中心线与水平线之夹角-斜角α还需要确定，本发明根据可变换夹具基体阶梯槽相关几何角度的关系，提出了可设计槽中心线与水平线之夹角-斜角α的计算公式：主偏角Kr＝90°±(斜角α-1/2·槽夹角θ·s)，通过此公式即可计算可变换夹具基体的斜角α， 
式中s是涉及前角γ和刃倾角λ的三角函数关系系数，系数s的数值近似值为1，故该设计计算公式表示为： 
主偏角Kr＝90°±(斜角α-1/2·槽夹角θ) 
当上述主偏角Kr为钝角时，该设计计算公式为： 
主偏角Kr＝90°+(斜角α-1/2·槽夹角θ)； 
当上述主偏角Kr为直角或锐角时，该设计计算公式为： 
主偏角Kr＝90°-(斜角α-1/2·槽夹角θ)； 
通过上述设计计算公式，从而获得能与多样性可转位数控车削刀片全面精准适配的可变换夹具基体，确保可转位数控车削刀片与试样接触的各种角度与实际切削相同。 
根据上述可变换夹具基体下部U型开口入刀槽孔的左、右方向，分别对应装夹的车削刀为右偏刀和左偏刀。 
本发明可变换组合夹具，可以把可转位数控车削刀片直接安装在UMT多功能摩擦磨损试验机上，保证可转位数控车削刀片与试样的各种角度与实际 切削相同，模拟出可转位数控车削刀片的切削工况。可变换组合夹具分为成夹具基座和可变换夹具基体两大部分，其中可变换夹具基体设置成可变换件，拆装和更换简单方便，通用性强。可变换夹具基体为一阶梯槽，对可转位数控车削刀片采用半开放式夹紧，因此外形相似、大小不同的可转位数控车削刀片，在一种可变换夹具基体上都可装夹。可转位数控车削刀片与可变换夹具基体都是面面接触，使夹紧稳固可靠，定位精确，本发明可变换组合夹具适配于多样化可转位数控车削刀片直接装夹到试验机，为模拟可转位数控车削刀片切削工况，准确有效地检测可转位数控车削刀片及其涂层的摩擦学性能、测评可转位数控车削刀片的切削能力，提供精准、高效、实用的创新工具。 
附图说明
图1是夹具基座图 
图2是夹具基体的槽结构各平面示意图 
图3是夹具基体(右偏刀)主视图，α是槽中心线与水平面夹角 
图4是夹具基体垂直槽底面方向局部视图 
图5是夹具基体(右偏刀)的A-A剖视图 
图6是夹具基体(右偏刀)的B-B剖视图 
图7是夹具基体(左偏刀)主视图 
图8是夹具全图 
图9是夹具在UMT多功能摩擦磨损试验机上整体装配主视图 
图10是整体装配C-C剖面图 
图11是整体装配D-D剖面图 
具体实施方式
现结合附图进一步说明本发明是如何实施的： 
如图2所示例中，参比主切削平面21垂直于基面1，并与槽侧面2和槽底面3的交线平行，参比正交平面20同时垂直于基面1和参比主切削平面 21。 
如图9所示例中，使用四个螺钉12把夹具基座6安装在UMT力传感器11上。四个螺钉12均匀安装在夹具基座6四角，使夹具基座6在试验机上的装夹稳固，定位精确。 
然后，根据可转位数控车削刀片13，选择合适的可变换夹具基体7，例如图中所示CNMG系列可转位数控车削刀片13为例，根据行业标准，该可转位数控车削刀片13外形菱形夹角为80°已知。根据实际车削工况，其余各角即随之被相应选定：右偏刀，主偏角为95°，前角为负6°，刃倾角为负6°，与之配套组合的可变换夹具基体7的槽夹角θ为80°，γ设计为6°，λ设计为6°，因此槽底面3与基面1的角度位置被确定，根据设计计算公式：主偏角Kr＝90°+(斜角α-1/2·槽夹角θ)，计算得到槽中心线与水平方向夹角斜角α应设计为45°。于是，满足上述各几何角度参数的所需的可变换夹具基体7被确定。把确定的可转位数控车削刀片13卡在夹具基体7槽中，螺栓10穿过可转位数控车削刀片13的中心孔及可变换夹具基体7的U型开口入刀槽孔4，螺母8在另一端旋入螺栓10，手动拧紧螺母8到一定程度，调整可转位数控车削刀片13在槽中的位置，使可转位数控车削刀片13与槽侧面2、19紧贴，用扳手夹紧螺母8，然后旋紧螺栓10。由于采用半开放式夹紧，因此不同大小，但外形相似的可转位数控车削刀片13，在一种可变换夹具基体7上都可装夹。可转位数控车削刀片13与可变换夹具基体7都是面面接触，使装夹稳固可靠。 
把已经装夹好可转位数控车削刀片13的可变换夹具基体7的凸肩18***夹具基座6的卡槽17中，调整位置，使左右两端对齐，螺钉9穿进两者的孔，拧紧便可。在需要更换可变换夹具基体7时，只需要拧出螺钉9，便可拆装更换。夹具基座6与可变换夹具基体7拆分简单方便，在进行不同可转位数控车削刀片13实验时，只需要更换可变换夹具基体7便可。 
使用两个螺钉15把装有声音传感器的声音传感器座16固定在可变换夹具基体7的侧边，有效保证声音传感器紧贴可变换夹具基体7。 
按照以上安装步骤，在UMT多功能摩擦磨损试验机上，可转位数控车削刀片13与试样14接触的各角度，便体现出了实验需要的与实际车削相同主偏角、前角、刃倾角、左右偏刀。 
如图10所示例中，平行参比正交平面20做整体装配的C-C剖面，得到的可转位数控车削刀片13截线与基面1的夹角γ，就是所需要的前角负6。 
如图11所示例中，平行参比主切削平面21做整体装配的D-D剖面，得到的可转位数控车削刀片13截线与基面1的夹角λ，就是所需要的刃倾角负6°。 
如图9所示例中，主切削刃22与试样14垂直方向的夹角即为主偏角Kr。但当可转位数控车削刀片13主偏角直角或锐角时，主偏角即为图中Kr的补角，主偏角互为补角的情况，两者的装夹方式相同，按设计计算公式主偏角Kr＝90°-(斜角α-1/2·槽夹角θ)，计算槽中心线与水平方向夹角斜角α后，即可确定所就使用的可变换所需的可变换夹具基体7。 

Claims (2)

1.多功能摩擦磨损试验机可变换组合夹具，由夹具基座和可变换夹具基体组成，其特征在于可变换夹具基体通过上端凸肩与夹具基座的卡槽连接,螺栓紧固，可变换夹具基体为一阶梯槽，该阶梯槽有基面，槽侧面和槽底面，槽侧面与槽底面相互垂直，在阶梯槽下部有U型开口入刀槽孔，在阶梯槽上部有与入刀槽孔方向一致的U型开口退刀槽孔，构成如下相关几何角：
U型开口入刀槽孔之开口角度为与可转位数控车削刀片外形适配的槽夹角θ；
基面内，刀片主切削刃与被测试样垂直方向夹角为主偏角Kr；
基面内，槽中心线与水平线之夹角为斜角α；
参比主切削平面内，刀片主切削刃与基面的夹角为刃倾角λ；
参比正交平面内，槽底面与基面的夹角为前角γ；
由于与可转位数控车削刀片相关的槽夹角θ、主偏角Kr、前角γ和刃倾角λ各参数为已知或确定，刃倾角λ和前角γ确定了槽底面相对基面的角度位置，唯有影响多样性可转位数控车削刀片可变换夹具基体基面适配的关键性参数——槽中心线与水平线之夹角—斜角α还需要确定，根据可变换夹具基体阶梯槽相关几何角度的关系，提出了可设计槽中心线与水平线之夹角—斜角α的计算公式：主偏角Kr=90o±（斜角α- 1/2·槽夹角θ·s），通过此公式即可计算可变换夹具基体的斜角α，由于式中s是涉及前角γ 和刃倾角λ 的三角函数关系系数, 系数s的数值近似值为1，故该设计计算公式表示为：
主偏角Kr=90o±（斜角α- 1/2·槽夹角θ ），
当其主偏角Kr为钝角时，该设计计算公式为：
主偏角Kr=90o+（斜角α- 1/2·槽夹角θ ）；
当其主偏角Kr为直角或锐角时，该设计计算公式为：
主偏角Kr=90o-（斜角α- 1/2·槽夹角θ ）。
2.根据权利要求1所述的多功能摩擦磨损试验机可变换组合夹具，其特征在于根据可变换夹具基体下部U型开口入刀槽孔的左、右方向，分别对应装夹右偏刀和左偏刀。
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