本发明属于振动切削加工技术领域，特别是一种模拟振动切削冲击落刀实验装置。
背景技术：
振动切削是20世纪中期发展起来的一种先进加工技术，即通过在切削刀具上施加某种有规律的、可控的振动，使刀具和工件发生非连续性的接触作用，使切削速度、背吃刀量发生周期性的改变，从而改变其加工机理，使传统切削模式发生了根本性的变化。振动切削是一种有很大潜在价值的切削形式，如何更多、更有效地利用这种切削方式已经成为国内外许多专家所注重的一个研究内容。对其机理的研究是这一技术能否在实际生产中进行大规模推广利用的理论前提，有很大的必要性。
通过查阅文献了解到，现有的设备大都是在高频率的状况下进行切削与观察记录，很难捕捉到一个完整切削周期。有些冲击试验台虽然可以进行模拟切削，但只是进行一次冲击切削，不能很好的模拟整个切削过程，一些切削参数也不能很好的控制。本发明就是一台设备，模拟振动切削的全过程，在完成一个切削周期后就不再切削，通过对振动切削的切削过程、切削参数及切削面的观察记录与分析，研究振动切削的机理。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既能完成一个完整的切削周期，又能在完成切削周期后即停止切削的模拟振动切削冲击落刀实验装置及其工作方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种模拟振动切削冲击落刀实验装置，包括工作台、夹具、滑台、步进电机a、振动切削装置和控制装置；
所述的工作台上安装滑台，所述的夹具安装在滑台的移动面板上，滑台的电机支架上安装步进电机a，步进电机a通过梅花联轴器与滑台的丝杆连接；
所述的振动切削装置包括落刀模块和振动产生模块，所述的落刀模块包括刀具、压刀片、落刀滑杆、落刀外壳、弹簧支架和弹簧；所述的落刀外壳由两块侧板和一块后板通过螺栓连接而成，侧板中间开有人字形槽孔，用于安装落刀滑杆；刀具由压刀片和两个螺栓连接在落刀滑杆上，落刀滑杆通过两个滑杆销连接在落刀外壳上。落刀滑杆沿人字形槽孔自由滑动；弹簧支架粘贴在落刀外壳上，弹簧支架与落刀滑杆前端有预留孔，用于安装弹簧b。在落刀滑杆的后端和落刀外壳的后板上有预留孔，用于安装另一根弹簧a。
所述的振动产生模块包括滑块、滑块支撑板、滑块销直边自润滑轴承、连接杆、翻边自润滑轴承、短轴转盘、长轴转盘和立式轴承座；所述的滑块支撑板通过螺栓螺母安装在龙门上；所述的连接杆的两端分别安装直边自润滑轴承和翻边自润滑轴承，连接杆安装直边自润滑轴承的一侧通过滑块销安装在滑块上；所述的滑块通过两个滑块销安装在滑块支撑板上，滑块与滑块支撑板滑动连接；连接杆安装翻边自润滑轴承的一侧安装在短轴转盘上；短轴转盘和长轴转盘通过螺栓连接成一体；两个立式轴承座用螺栓螺母安装在龙门上，长轴转盘安装在轴承座上；所述的长轴转盘通过梅花联轴器与步进电机b连接；所述的步进电机b通过电机支架安装在龙门的指定位置；
所述的控制装置包括安装在滑台旁边的两个光电限位传感器、控制线路和plc一体机。
进一步地，所述的滑台为泰达th1800型滚珠导轨滑台，滑台通过自身的6个安装孔安装在工作台上；所述的步进电机a为86步进电机；所述的步进电机b为57步进电机；所述的夹具与滑台上面的移动面板通过4个螺栓连接。
进一步地，所述的立式轴承座为kp002立式轴承座。
一种振动切削冲击落刀试验装置的工作方法，包括以下步骤：
a、准备
将需要测试的工件安装在夹具上，接通试验台电源，通过plc一体机的控制，将移动面板移动到试验台的前端起始位置。在移动面板的移动过程中会受到程序监控，当移动到指定位置后，限位传感器发出信号，plc一体机接受信号，停止步进电机a的运行，使移动面板停止移动。
b、切削
在plc一体机上操作，启动切削程序。首先，步进电机b开始启动运行，振动产生模块开始工作。5s后步进电机a工作，带动移动面板和夹具及工件进给。当刀具与工件接触时开始切削，切削初期，落刀滑杆与外壳后板之间的弹簧受压收缩，随后落刀外壳后退，外壳的后退速度大于工件的进给速度，由于外力消失，加上弹簧架上的弹簧向上的拉力，使落刀滑杆上翘，从而使刀具与工件分离，不再进行切削。此时，工件还继续进给，或使用plc一体机控制停止。如果继续进给，当到达终端位置，限位传感器会发出信号，程序控制步进电机a停止工作。如果还要做下一次的实验，使用快退功能，实现移动面板快速退回到起始位置。
进一步地，所述的plc一体机上操作包括设定切削参数，所述的切削参数包括进给速度和振动频率。
进一步地，所述的刀具的切削深度通过在夹具下方放垫板的方式进行手动调节。
与现有的一些实验台相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明设置了振动产生模块和落刀模块，可以比较完整的模拟振动切削过程，而且可以进行一次完整振动切削周期。
2、本发明可以设置不同的切削参数，通过程序输入就可以，修改参数方便。
3、本发明通过控制装置，提高了自动化水平。
附图说明
图1为本发明的装置结构示意图。
图2为图1的左视图。
图3为图1的右视图。
图4为图1的俯视图。
图5为振动产生模块结构示意图。
图6为图5的b-b剖视图。
图7为图6的c-c剖视图。
图8为图5的f-f剖视图。
图9为落刀模块结构示意图。
图10为图9的左视图。
图11为图10的剖视图。
图12为图9的俯视图。
图中：1、工作台；2、步进电机b；3、振动产生模块；4、夹具；5、落刀模块；6、导轨滑台；7、限位传感器；8、步进电机a；9、plc一体机；11、龙门；12、滑块支撑板；13、滑块；14、立式轴承座；15、长轴转盘；16、短轴转盘；17、翻边自润滑轴承；18、直边自润滑轴承；19、滑块销；20、连接杆；21、弹簧架；22、侧板；23、落刀滑杆；24、刀具；25、压刀片；26、后板；27、弹簧a；28、弹簧b。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-12所示，一种模拟振动切削冲击落刀实验装置，包括工作台1、夹具4、滑台、步进电机a8、振动切削装置和控制装置；
所述的工作台1上安装滑台，所述的夹具4安装在滑台的移动面板上，滑台的电机支架上安装步进电机a8，步进电机a8通过梅花联轴器与滑台的丝杆连接；
所述的振动切削装置包括落刀模块5和振动产生模块3，所述的落刀模块5包括刀具24、压刀片25、落刀滑杆23、落刀外壳、弹簧支架和弹簧；所述的落刀外壳由两块侧板22和一块后板26通过螺栓连接而成，侧板22中间开有人字形槽孔，用于安装落刀滑杆23；刀具24由压刀片25和两个螺栓连接在落刀滑杆23上，落刀滑杆23通过两个滑杆销连接在落刀外壳上。落刀滑杆23沿人字形槽孔自由滑动；弹簧支架粘贴在落刀外壳上，弹簧支架与落刀滑杆23前端有预留孔，用于安装弹簧b28。在落刀滑杆23的后端和落刀外壳的后板26上有预留孔，用于安装另一根弹簧a27。
所述的振动产生模块3包括滑块13、滑块支撑板12、滑块销19直边自润滑轴承18、连接杆20、翻边自润滑轴承17、短轴转盘16、长轴转盘15和立式轴承座14；所述的滑块支撑板12通过螺栓螺母安装在龙门11上；所述的连接杆20的两端分别安装直边自润滑轴承18和翻边自润滑轴承17，连接杆20安装直边自润滑轴承18的一侧通过滑块销19安装在滑块13上；所述的滑块13通过两个滑块销19安装在滑块支撑板12上，滑块13与滑块支撑板12滑动连接；连接杆20安装翻边自润滑轴承17的一侧安装在短轴转盘16上；短轴转盘16和长轴转盘15通过螺栓连接成一体；两个立式轴承座14用螺栓螺母安装在龙门11上，长轴转盘15安装在轴承座上；所述的长轴转盘15通过梅花联轴器与步进电机b2连接；所述的步进电机b2通过电机支架安装在龙门11的指定位置；
所述的控制装置包括安装在滑台旁边的两个光电限位传感器7、控制线路和plc一体机9。
进一步地，所述的滑台为泰达th1800型滚珠导轨滑台6，滑台通过自身的6个安装孔安装在工作台1上；所述的步进电机a8为86步进电机；所述的步进电机b2为57步进电机；所述的夹具4与滑台上面的移动面板通过4个螺栓连接。
进一步地，所述的立式轴承座14为kp002立式轴承座14。
本发明的落刀滑杆23的工作原理如下：推动刀具24，落刀滑杆23向后移动，当移动到槽尾时，撤去外力，落刀滑杆23会有恢复原位置的趋势，在弹簧架21下的弹簧b28的作用下，落刀滑杆23会上翘，这就实现了落刀功能。
本发明的滑块13的工作原理如下：当转动步进电机b2时，就会带动长轴转盘15转动，进而带动连杆运动，连杆又带动滑块13运动，这就形成了曲柄滑块13机构，将步进电机b2的转动转化为滑块13的直线运动。最终实现了滑块13的前后直线运动，并产生振动。
一种振动切削冲击落刀试验装置的工作方法，包括以下步骤：
c、准备
将需要测试的工件安装在夹具4上，接通试验台电源，通过plc一体机9的控制，将移动面板移动到试验台的前端起始位置。在移动面板的移动过程中会受到程序监控，当移动到指定位置后，限位传感器7发出信号，plc一体机9接受信号，停止步进电机a8的运行，使移动面板停止移动。
d、切削
在plc一体机9上操作，启动切削程序。首先，步进电机b2开始启动运行，振动产生模块3开始工作。5s后步进电机a8工作，带动移动面板和夹具4及工件进给。当刀具24与工件接触时开始切削，切削初期，落刀滑杆23与外壳后板之间的弹簧受压收缩，随后落刀外壳后退，外壳的后退速度大于工件的进给速度，由于外力消失，加上弹簧架21上的弹簧向上的拉力，使落刀滑杆23上翘，从而使刀具24与工件分离，不再进行切削。此时，工件还继续进给，或使用plc一体机9控制停止。如果继续进给，当到达终端位置，限位传感器7会发出信号，程序控制步进电机a8停止工作。如果还要做下一次的实验，使用快退功能，实现移动面板快速退回到起始位置，保护试验台。
进一步地，所述的plc一体机9上操作包括设定切削参数，所述的切削参数包括进给速度和振动频率。
进一步地，所述的刀具24的切削深度通过在夹具4下方放垫板的方式进行手动调节。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。