本實(shí)用新型涉及一種多層環(huán)形陣列磨粒群內(nèi)部應(yīng)力采集裝置。

背景技術(shù)：

模具制造是工業(yè)領(lǐng)域的重要組成部分。在面向模具超精密加工過(guò)程中，需要克服模具表面自由曲面的不規(guī)則特性。氣壓砂輪在光整過(guò)程中，其表層磨粒群能在內(nèi)層彈性支承的同時(shí)，保證磨粒群的局部自由的特性，從而能夠適應(yīng)不規(guī)則自由曲面的加工。氣壓砂輪的表層磨粒群是由磨粒和粘結(jié)劑混合而成，故而具備粘結(jié)劑的柔性特征和磨粒群的切削力，從而構(gòu)成了氣壓砂輪的一個(gè)復(fù)雜的雙層彈性力學(xué)體系。為了研究這個(gè)復(fù)雜的力學(xué)體系，需要對(duì)磨粒群的內(nèi)部應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行觀測(cè)。

目前基于磨粒群的超精密加工，主要集中在基礎(chǔ)理論研究，對(duì)加工過(guò)程中磨粒群的內(nèi)部應(yīng)力變化規(guī)律沒(méi)有充分研究。鑒于磨粒群在氣壓砂輪加工過(guò)程中的內(nèi)部應(yīng)力變化是氣壓砂輪雙層彈性力學(xué)體系中扮演了重要作用，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)力采集裝置具有深遠(yuǎn)的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決氣壓砂輪內(nèi)部磨粒群應(yīng)力變化規(guī)律的觀測(cè)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種能實(shí)時(shí)測(cè)定磨粒群應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化的多層環(huán)形陣列磨粒群內(nèi)部應(yīng)力采集裝置。

本實(shí)用新型所述的多層環(huán)形陣列磨粒群內(nèi)部應(yīng)力采集裝置，其特征在于：包括用于容納并約束磨粒群的腔體、用于采集磨粒群應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化的多層環(huán)形應(yīng)變片陣列、下位機(jī)、用于顯示磨粒群的顯示器、帶調(diào)速旋鈕的驅(qū)動(dòng)裝置以及活塞裝置，所述腔體為密閉空心腔，所述腔體上設(shè)有帶密封件的加料口，并固定有一個(gè)能夠提供腔體一個(gè)可控的壓力的活塞裝置，所述腔體的繞動(dòng)中心軸通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)與所述驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力輸出軸連接，實(shí)現(xiàn)腔體繞腔體垂直布置的繞動(dòng)中心軸旋轉(zhuǎn)；所述腔體底部?jī)?nèi)表面作為用于測(cè)定磨粒群應(yīng)力的工作表面；所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列包括若干用于采集磨粒群應(yīng)力的應(yīng)變片，所述的應(yīng)變片通過(guò)連接件固定在腔體的工作下表面上，連接件的中間是圓柱形的通管，應(yīng)變片的導(dǎo)線穿過(guò)通管延伸出連接件外部，并且所述應(yīng)變片排布成多個(gè)同心的圓環(huán)；每個(gè)所述應(yīng)變片的引線均與下位機(jī)的信號(hào)輸入引腳電連，所述下位機(jī)的信號(hào)輸出引腳與所述顯示器的信號(hào)輸入引腳相連。

所述腔體的工作表面為下凸的弧形曲面，優(yōu)選為球面。

所述腔體為空心的球形腔或者半球形腔。

同一圓環(huán)內(nèi)的相鄰應(yīng)變片等距排列，同心圓環(huán)所在基圓半徑等差排列，保證相鄰圓環(huán)之間相應(yīng)的應(yīng)變片距離相等。

所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列層數(shù)為3層，即所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列的同心圓環(huán)個(gè)數(shù)為3個(gè)，其中同心圓環(huán)的圓心位于所述腔體的繞動(dòng)中心軸上。

所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列可以和下位機(jī)、顯示器相連，構(gòu)成開(kāi)環(huán)控制。

所述應(yīng)變片為電阻應(yīng)變片，其轉(zhuǎn)換公式為：

其中，R為應(yīng)變片原電阻值(單位為Ω)；

ΔR為伸長(zhǎng)或壓縮所引起的電阻變化值(單位為Ω)

K：應(yīng)變片的靈敏系數(shù)(常量，由應(yīng)變片的生產(chǎn)廠家提供)；

ε：應(yīng)變片變形的成度，即ΔL/L,無(wú)量綱。

本實(shí)用新型的工作原理在于：腔體構(gòu)成一個(gè)密閉空心環(huán)境，因此可以裝入磨粒群；多層環(huán)形應(yīng)變片陣列按照同心圓分布，相鄰兩層之間間距相同，單層環(huán)形陣列由多個(gè)應(yīng)變片依環(huán)形均勻分布組成，因此可以做到磨粒群內(nèi)部觀測(cè)點(diǎn)的均勻選取，所測(cè)得的動(dòng)態(tài)應(yīng)力數(shù)據(jù)能客觀反映磨粒群內(nèi)部的力學(xué)特性；多層環(huán)形應(yīng)變片陣列可以和下位機(jī)、顯示器相連，構(gòu)成開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，因此多層環(huán)形應(yīng)變片陣列可以將測(cè)得的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)輸出給下位機(jī)，經(jīng)下位機(jī)處理后，在顯示器上繪出磨粒群內(nèi)部應(yīng)力變化的動(dòng)態(tài)曲線。

在試驗(yàn)過(guò)程中，腔體內(nèi)的磨粒群相互擠壓，其內(nèi)部應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化被多層環(huán)形應(yīng)變片陣列觀測(cè)到；觀測(cè)到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)被輸出給下位機(jī)，下位機(jī)處理后，在顯示器上繪出磨粒群內(nèi)部應(yīng)力變化的動(dòng)態(tài)曲線。

本實(shí)用新型的有益效果是：解決了氣壓砂輪內(nèi)部磨粒群應(yīng)力變化規(guī)律的觀測(cè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種多層環(huán)形陣列磨粒群內(nèi)部應(yīng)力采集裝置。該套裝置可為氣壓砂輪雙層彈性力學(xué)體系的磨粒群內(nèi)部應(yīng)力變化研究提供極大的幫助。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型的應(yīng)變片的固定方式圖。

圖3是本實(shí)用新型與活塞裝置、驅(qū)動(dòng)裝置的配合圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型

參照附圖：

實(shí)施例1

本實(shí)用新型所述的多層環(huán)形陣列磨粒群內(nèi)部應(yīng)力采集裝置，包括用于容納并約束磨粒群的腔體1、用于采集磨粒群應(yīng)力動(dòng)態(tài)變化的多層環(huán)形應(yīng)變片陣列2、下位機(jī)3、用于顯示磨粒群的顯示器4、帶調(diào)速旋鈕的驅(qū)動(dòng)裝置10以及活塞裝置7，所述腔體1為密閉空心腔，所述腔體上設(shè)有帶密封件的加料口，并固定有一個(gè)能夠提供腔體一個(gè)可控的壓力的活塞裝置7，所述腔體1的繞動(dòng)中心軸通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)8與所述驅(qū)動(dòng)裝置10的動(dòng)力輸出軸9連接，實(shí)現(xiàn)腔體1繞腔體垂直布置的繞動(dòng)中心軸9旋轉(zhuǎn)；所述腔體1底部?jī)?nèi)表面作為用于測(cè)定磨粒群應(yīng)力的工作表面；所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列2包括若干用于采集磨粒群應(yīng)力的應(yīng)變片，所述的應(yīng)變片通過(guò)連接件5固定在腔體的工作下表面上，連接件5的中間是圓柱形的通管6，應(yīng)變片的導(dǎo)線穿過(guò)通管6延伸出連接件外部，并且所述應(yīng)變片排布成多個(gè)同心的圓環(huán)；每個(gè)所述應(yīng)變片的引線均與下位機(jī)的信號(hào)輸入引腳電連，所述下位機(jī)的信號(hào)輸出引腳與所述顯示器的信號(hào)輸入引腳相連。

所述腔體1的工作表面為下凸的弧形曲面，優(yōu)選為球面。

所述腔體1為空心的球形腔或者半球形腔。

同一圓環(huán)內(nèi)的相鄰應(yīng)變片等距排列，同心圓環(huán)所在基圓半徑等差排列，保證相鄰圓環(huán)之間相應(yīng)的應(yīng)變片距離相等。

所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列2層數(shù)為3層，即所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列的同心圓環(huán)個(gè)數(shù)為3個(gè)，其中同心圓環(huán)的圓心位于所述腔體的繞動(dòng)中心軸上。

所述多層環(huán)形應(yīng)變片陣列可以和下位機(jī)、顯示器相連，構(gòu)成開(kāi)環(huán)控制。

所述應(yīng)變片為電阻應(yīng)變片，其轉(zhuǎn)換公式為：

其中，R為應(yīng)變片原電阻值(單位為Ω)；

ΔR為伸長(zhǎng)或壓縮所引起的電阻變化值(單位為Ω)

K：應(yīng)變片的靈敏系數(shù)(常量，由應(yīng)變片的生產(chǎn)廠家提供)；

ε：應(yīng)變片變形的成度，即ΔL/L,無(wú)量綱。

本實(shí)用新型的工作原理在于：腔體1構(gòu)成一個(gè)密閉空心環(huán)境，因此可以裝入磨粒群；多層環(huán)形應(yīng)變片陣列2按照同心圓分布，相鄰兩層之間間距相同，單層環(huán)形陣列由多個(gè)應(yīng)變片依環(huán)形均勻分布組成，因此可以做到磨粒群內(nèi)部觀測(cè)點(diǎn)的均勻選取，所測(cè)得的動(dòng)態(tài)應(yīng)力數(shù)據(jù)能客觀反映磨粒群內(nèi)部的力學(xué)特性；多層環(huán)形應(yīng)變片陣列2可以和下位機(jī)3、顯示器4相連，構(gòu)成開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，因此多層環(huán)形應(yīng)變片陣列可以將測(cè)得的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)輸出給下位機(jī)3，經(jīng)下位機(jī)3處理后，在顯示器上繪出磨粒群內(nèi)部應(yīng)力變化的動(dòng)態(tài)曲線。

在試驗(yàn)過(guò)程中，腔體1內(nèi)的磨粒群相互擠壓，其內(nèi)部應(yīng)力的動(dòng)態(tài)變化被多層環(huán)形應(yīng)變片陣列2觀測(cè)到；觀測(cè)到的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)被輸出給下位機(jī)3，下位機(jī)3處理后，在顯示器4上繪出磨粒群內(nèi)部應(yīng)力變化的動(dòng)態(tài)曲線。

本說(shuō)明書(shū)實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)實(shí)用新型構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。