本实用新型属于内圆刀片测试领域，尤其涉及一种内圆切片机刀片张紧状态的测试装置。
背景技术：
硬脆材料具有高硬度、耐磨损、耐腐蚀、化学稳定性好等优越性能，广泛应用于工业和民用领域。在实际生产过程中，诸如磁性材料、半导体硅材料、陶瓷、石英、硬质合金等硬脆材料的切割和切片加工十分普遍。基于内圆切片机的内圆切片方法具有切割精度相对较高、切片厚度均匀稳定、晶向和厚度调整方便、多规格多品种加工灵活、切割辅料成本低、废弃物环境污染微小等诸多优点，是目前中小尺寸硬脆材料小规模、小批量切片加工的主要手段。
内圆刀片厚度极薄，常见的刀片厚度仅有0.12mm，因此在切片加工前需要对刀片进行处理使之获得较大的刚度，机械张紧方法是目前最常用的提高内圆刀片刚度的方法。但是，由于刀片过薄、张紧压力环各处压力调节不当等因素，经常会使得刀片刃口产生波浪变形，进而造成锯口切缝损失严重、切片表面质量差等问题。因此开展内圆切片机刀片张紧特性研究对硬脆材料切片加工的发展具有重要意义。
开展内圆切片机刀片张紧特性研究，需要制定不同的张紧方案，并对张紧后内圆刀片的状态进行测试，以评判刀片张紧质量的优劣。目前普遍采用的是千分表来粗略测量刃口处的变形情况，而千分表的摆放位置、人工读取参数等因素的不确定性会产生很大误差，且该方法也不能测量刀片张紧后刃口的刚度等其他状态参数，因此这种方法不能系统精确地评判内圆刀片张紧质量的优劣。
综上所述，内圆切片技术的发展迫切需要一种测试装置，可以精确快速测试不同张紧方案下刀片的状态：刀片刃口不平度、刃口刚度和固有频率。设计开发出一套测试内圆切片机刀片张紧状态的装置，具有重要意义与实际应用价值。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种不同张紧方案下内圆刀片状态的测试装置，可快速准确测试内圆切片机刀片张紧后的刃口刚度、刃口不平度和固有频率。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种内圆切片机刀片张紧状态的测试装置，由机械装置和电器设备组成。其中机械装置包括L型支撑架、Z轴微调位移升降平台、L型连接架、挡片、电动推杆连接柱、顶尖、编码器双折形连接架、编码器固定架、编码器套筒等；电器设备包括电涡流位移传感器、激光位移传感器、编码器、压力传感器、电磁铁、继电器、电动推杆、采集卡、计算机与直流电源等。测试装置分为刚度、刃口不平度、固有频率测试三部分。
所述的L型支撑架底部有两个U型槽，用于通过螺栓和内圆切片机可移动工作平台连接；侧部有三个圆形通孔、四个螺纹孔和一个方形通孔，用于固定电动推杆和激光位移传感器L型连接架。
所述的电动推杆连接柱一端是螺纹，用于和电动推杆的推杆连接；另一端光滑，且该端的端面打有螺纹孔，用于和压力传感器一端的螺纹柱连接。
所述的顶尖一端为圆锥状，用于顶向张紧后的内圆刀片；顶尖另一端打有螺纹孔，用于和压力传感器螺纹柱连接。
所述的编码器双折形连接架一端与内圆切片机机架连接，一端与编码器固定架连接，且与机架连接一端的通孔要大于螺栓尺寸，螺栓长度要大于机架螺纹孔的长度，使得编码器连接固定装置在各个自由度都留有缓冲空隙，用于消除主轴转动时的跳动误差，从而实现编码器和内圆切片机主轴的软连接。
所述的编码器套筒呈两段式圆柱状，内部为两种直径的通孔，直径大的一段套在内圆切片机主轴背部带轮的锁紧螺母上，另一段套在编码器的转动柱上。两段圆柱侧面的中间位置都有三个螺纹孔，用于通过螺栓来顶紧锁紧螺栓和转动柱，从而实现周向固定，确保编码器和主轴保持同步转动。
本实用新型的优势在于：可快速测试内圆切片机刀片张紧状态，评判刀片张紧质量的优劣。本套装置可准确测试的内圆刀片张紧状态参数有：刚度、刃口不平度和固有频率。整套装置基于内圆切片机改装，加工、装配、拆卸方便，并可通过内圆切片移动平台快速调节各部件至合适位置，整个测试过程操作简单灵活。此外，本套装置也可用于其他薄盘状零件的刚度测试，适用范围广。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图
图2为刀片刚度测试装置示意图
图3为电涡流位移传感器与电磁铁安装示意图
图4为编码器安装装置结构示意图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行进一步说明：
如图1所示，本实用新型一种内圆切片机刀片张紧状态的测试装置，各部分依次为：内圆切片机移动操作平台(1)、螺栓(2)、L型支撑架(3)、电动推杆步进电机(4)、激光位移传感器(5)、螺栓(6)、激光位移传感器连接架(7)、连接架螺栓(8)、螺栓(9)、电动推杆套筒(10)、电动推杆伸缩杆(11)、电动推杆连接柱(12)、挡片(13)、压力传感器(14)、定位螺母(15)、顶尖(16)、电涡流位移传感器测头(17)、固定螺母(18)、L型连接架(19)、螺栓(20)、垫片(21)、电磁铁(22)、Z轴微调位移升降平台(23)、内圆刀片(24)、刀盘(25)、内圆切片机机架(26)、内圆切片机主轴(27)、机架螺栓(28)、编码器双折形连接架(29)、连接架螺栓螺母(30)、编码器(31)、编码器固定螺栓(32)、编码器固定架(33)、周向锁定螺栓(34)、编码器套筒(35)、带轮(36)；其他诸如计算机、采集卡、直流稳压电源、继电器、导线等部件并未在图中表示。
本实用新型中的内圆刀片刚度测试装置部分如图2所示。L型支撑架(3)通过螺栓(2)与内圆切片机移动操作平台(1)固连；四个连接架螺栓(8)穿过激光位移传感器连接架(7)旋进L型支撑架(3)侧部的四个螺栓孔，实现连接架(7)和支撑架(3)的连接；四个螺栓(6)完全穿过激光位移传感器(5)和激光位移传感器连接架(7)，并用螺母拧紧，实现激光位移传感器(5)和连接架(7)的固连；电动推杆套筒(10)背部的方形定位块穿过L型支撑架(3)侧部的方形通孔，三个螺栓(9)穿过L型支撑架(3)拧紧于电动推杆套筒(10)；电动推杆连接柱(12)一侧是螺纹，和电动推杆伸缩杆(11)的螺纹孔连接，电动推杆连接柱(12)另一侧的端面打有螺纹孔，压力传感器(14)一端的螺纹柱穿过挡片(13)和该螺纹孔连接，挡片(13)通过定位螺母实现轴向定位；压力传感器(14)另一端的螺纹柱与顶尖(16)连接。至此，刚度测试装置部分安装完成。
本实用新型中的内圆刀片固有频率测试装置部分如图3所示。Z轴微调位移升降平台(23)可以通过旋转正面的大旋钮使其内部的磁铁与内圆切片机移动操作平台(1)吸合固定，而其高度可以通过侧面的旋钮进行微调。Z轴微调位移升降平台(23)上平面与两个L型连接架(19)通过螺栓连接。电涡流位移传感器测头(17)的柱面为螺纹状，穿过L型连接架(19)后用一对固定螺母(18)锁紧。用一个长螺栓(20)穿过外径较大的垫片(21)和L型连接架(19)，与电磁铁(22)拧紧，完成电磁铁的固定。至此，固有频率测试装置部分安装完成。
本实用新型的内圆刀片刃口不平度测试装置部分需要编码器与电涡流位移传感器配合使用。图4为编码器安装示意图，首先用编码器固定螺栓(32)将编码器(31)与编码器固定架(33)连接，然后用连接架螺栓螺母(30)将编码器固定架(33)与编码器双折形连接架(29)连接，最后用机架螺栓(28)将编码器双折形连接架(29)与内圆切片机机架(26)连接。编码器套筒(35)内部为两种直径的通孔，直径大的一段套在内圆切片机主轴背部带轮的锁紧螺母(37)上，另一段套在编码器(31)的转动柱上；六个周向锁定螺栓(34)分别旋进编码器套筒(35)侧部的螺纹孔，并分别顶紧锁紧螺母(37)和编码器(31)的转动柱，从而实现周向固定，确保编码器和主轴保持同步转动。刃口不平度测试与固有频率测试使用同一个电涡流位移传感器，不需要重新安装或调整电涡流位移传感器测头(17)。至此，刃口不平度测试装置部分安装完成。
以下结合附图1描述本实施例中测试装置的具体工作过程：
测试张紧状态下的内圆刀片(24)的刃口刚度首先需要调整内圆切片机移动操作平台(1)的位置，使得电动推杆伸缩杆(11)在完全缩回的状态下，顶尖(16)轴向距离内圆刀片(24)刃口1mm以内；然后利用计算机控制电动推杆步进电机(4)工作进而使得电动推杆伸缩杆(11)一步一步缓慢伸出，带着与杆端相连的顶尖(16)压下内圆刀片(24)刃口并使其变形；内圆刀片(24)刃口受到的压力通过顶尖(16)传递到压力传感器(14)上，因此压力传感器(14)实时测量的压力值就是内圆刀片(24)刃口受到的压力；激光位移传感器(5)的激光射在电动推杆上的挡片(13)，实时测量电动推杆位移，该位移值也是内圆刀片(24)刃口的变形下压量；传感器采集到的数据经过采集卡传输到计算机；最后根据刚度等于压力除以变形的关系，并利用计算机软件处理所采集的数据，即可求出内圆刀片(24)刃口处刚度值。
测试内圆刀片(24)固有频率时，首先调整电磁铁(22)和电涡流位移传感器测头(17)的位置，使电磁铁(22)吸盘距离刀片1mm左右，电涡流位移传感器测头(17)尽可能靠近电磁铁(22)；计算机通过采集卡控制继电器对电磁铁(22)短暂供电，使之对内圆刀片(24)产生脉冲激励；电涡流位移传感器测头(17)实时采集内圆刀片(24)受电磁铁激励后的自由振动响应数据；将采集到的数据经过采集卡输入到计算机；最后利用傅立叶变换等方法对采集到的数据进行处理，可以求出内圆刀片(24)的固有频率。
内圆刀片(24)的刃口不平度指张紧后的内圆刀片刃口处的侧向位移变化幅度范围。测试时首先调整Z轴微调位移升降平台(23)的位置，使得电涡流位移传感器测头(17)轴向距离内圆刀片(24)刃口1mm左右，具体距离应根据传感器的量程而定；然后转动内圆切片机的刀盘(25)，使其带动张紧后的内圆刀片(24)低速转动；电涡流位移传感器测头(17)实时测量内圆刀片(24)内圈刃口的侧向位移，编码器(31)实时记录内圆刀片(24)转过的角度位移；传感器采集到的数据经过采集卡输入到计算机；最后对采集到的数据进行处理，即可得出内圆刀片(24)的刃口不平度。