本發(fā)明屬于火藥性能測試領(lǐng)域，主要涉及火藥理化性能測試用試樣的處理工序切削裝置。

背景技術(shù)：

化驗室進(jìn)行的火藥分析項目中，大部分火藥樣品分析都必須進(jìn)行切削粉碎的前處理步驟。在火藥分析試驗中，試樣粒度的尺寸大小是影響火藥分析準(zhǔn)確性的重要因素之一，如果粒度不符合規(guī)格，泡樣或烘樣后達(dá)不到色譜分析的精度，勢必影響化驗結(jié)果，因此，對于彈藥化驗保障任務(wù)來講，采用科學(xué)的制樣方法快速準(zhǔn)確的實現(xiàn)試樣制備，是確?；鹚幏治鰯?shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠的有力保證

常見的火藥分析項目中，二苯胺含量測定、化學(xué)安定性分析和甲基紫試驗都需要對火藥進(jìn)行分析前碎樣。目前一般采用傳統(tǒng)手工剪樣，傳統(tǒng)手工法在樣品制備中存在三個方面問題：一是存在安全問題，在使用鋒利尖銳工具制樣時，操作員經(jīng)常有傷到手掌的現(xiàn)象，試樣受到摩擦也會有幾率發(fā)火燃燒；二是手工碎樣費時、費勁、試樣粒度尺寸大小不一；三是樣品易受污染，由于剪樣時間長，樣品長時間暴露在外，容易被空氣、工具等外部因素帶來的雜質(zhì)污染。

針對發(fā)射藥試樣制備的現(xiàn)狀和存在的問題，為適應(yīng)化驗保障自動化、信息化建設(shè)需求，促進(jìn)彈藥化驗保障能力提升，迫切需要一款針對性、實用性強(qiáng)的新型制樣設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對傳統(tǒng)手工剪樣和小粒徑火藥試樣快速制備裝置碎樣存在的問題，根據(jù)火藥藥粒物理和化學(xué)性質(zhì)，研制了一種能進(jìn)行火藥試樣安全制樣，且理化指標(biāo)不受影響的專用防爆制樣設(shè)備；同時為該裝置研制一套集自動化、信息化為一體的伺服控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)制樣過程自動化、電機(jī)啟動停止指令化、數(shù)據(jù)采集顯示信息化的需求。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的火藥試樣快速制備裝置，包括切削單元、縱向移動單元、橫向移動單元、溫度重量安全控制單元、固定支架和遠(yuǎn)程控制臺。切削單元由銑刀和立式銑床構(gòu)成。負(fù)責(zé)將火藥試樣切削制備成要求尺寸的碎屑?？v向移動單元主要由縱向電機(jī)和縱向滑臺構(gòu)成，以縱向電機(jī)為動力帶動銑刀沿縱向滑臺移動至火藥試樣出口位置。橫向移動單元主要由橫向頂桿和橫向電機(jī)構(gòu)成，橫向電機(jī)推動橫向頂桿將火藥試樣勻速推至銑刀刃口處進(jìn)行切削。溫度重量安全控制單元包括藥屑收集盒、電子稱和紅外溫度傳感器，當(dāng)電子稱稱得重量達(dá)到設(shè)定值或者紅外溫度傳感器測得銑刀刃口溫度達(dá)到設(shè)定值時，裝置自動停機(jī)。固定支架起到固定火藥試樣的作用。

切削時，首先縱向電機(jī)帶動銑刀沿縱向滑臺移動至火藥試樣出口位置；然后主軸帶動銑刀以設(shè)定速度旋轉(zhuǎn)；最后橫向電機(jī)推動橫向頂桿將火藥試樣勻速推至銑刀刃口處進(jìn)行切削。銑刀切削試樣得到的碎屑掉入下方的藥屑收集盒中，藥屑收集盒下方是電子稱，當(dāng)藥屑重量達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)會自動報警并停機(jī)。切削過程中，紅外溫度傳感器始終監(jiān)測銑刀刃口位置的溫度，根據(jù)不同類型火藥的發(fā)火點設(shè)定溫度報警值，當(dāng)溫度達(dá)到該值系統(tǒng)自動報警并停機(jī)。切削完成后，將藥屑收集盒中的藥屑收集到防靜電塑料袋中，用毛刷清理銑刀附近的碎屑。然后將下一個火藥試樣固定在支架夾具上，人員離開現(xiàn)場，遠(yuǎn)程操控繼續(xù)切削。

本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在以下幾個方面：

(一)本發(fā)明通過遠(yuǎn)程控制臺即可控制切削單元、縱向移動單元、橫向移動單元和溫度重量控制單元的所有設(shè)置和操作，從而實現(xiàn)火藥試樣的整個自動化切削過程，實現(xiàn)了危險操作的人機(jī)隔離。本發(fā)明引入自動化、信息化技術(shù)，加入了溫度重量安全控制功能。當(dāng)溫度和藥屑重量超過設(shè)定值時都會觸發(fā)裝置報警和停機(jī)，這樣就消除了刃口溫度過高和試樣碎屑堆積產(chǎn)生的熱積累危險，提高了切削過程的安全性。

(二)采用本發(fā)明提供的火藥試樣快速制備裝置。銑刀旋轉(zhuǎn)后原地不動，橫向電機(jī)推動橫向頂桿將火藥試樣勻速推至銑刀刃口處，完成切削過程。藥屑的粒度主要通過主軸帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)速度和橫向位移的速度來確定。主軸旋轉(zhuǎn)速度慢，橫向移動速度快，藥屑粒度大；主軸旋轉(zhuǎn)速度快，橫向移動速度慢，則藥屑粒度小。保證了試樣粒度的均勻性。同時有效縮短了試樣制備耗時，大大提高了勞動效率。

(三)在整個試樣制備過程中，操作者與試樣接觸少，制樣時間短，減少了切削過程因外部因素對試樣的污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明火藥試樣快速制備裝置的總體構(gòu)成示意圖。主要由切削單元、縱向移動單元、橫向移動單元、溫度重量安全控制單元、固定支架和遠(yuǎn)程控制臺構(gòu)成。

圖2是本發(fā)明火藥試樣快速制備裝置的現(xiàn)場安裝示意圖。1操作者，2遠(yuǎn)程控制臺，3監(jiān)控室，4制樣裝置主體，5云臺攝像頭，6防爆工房。遠(yuǎn)程控制臺和制樣裝置主體之間用屏蔽電纜連接。

圖3是橫向移動單元構(gòu)成示意圖。1裝樣套，2壓板，3底板，4導(dǎo)柱，5頂桿，6頂桿安裝板，7橫向電機(jī)。試樣裝在裝樣套中固定在底板上，橫向電機(jī)帶動頂桿將試樣頂向銑刀刃口。

圖4是圖1中銑刀刀片示意圖。1刀桿，2緊固螺絲，3刀片。在刀片上有四個定位孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及優(yōu)選實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述。

實施例1：

本發(fā)明公開了一種火藥試樣快速制備裝置，包括切削單元、縱向移動單元、橫向移動單元、溫度重量安全控制單元、固定支架和遠(yuǎn)程控制臺。

所述的切削單元由銑刀[1]和立式銑床[6]構(gòu)成。負(fù)責(zé)將火藥試樣切削制備成要求尺寸的碎屑。所述的縱向移動單元主要由縱向電機(jī)[4]和縱向滑臺[5]構(gòu)成，以縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。所述的橫向移動單元主要由橫向頂桿[8]和橫向電機(jī)[9]構(gòu)成，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。溫度重量安全控制單元包括藥屑收集盒[2]、電子稱[3]和紅外溫度傳感器[7]，當(dāng)電子稱[3]稱得重量達(dá)到設(shè)定值或者紅外溫度傳感器[7]測得銑刀[1]刃口溫度達(dá)到設(shè)定值時，裝置自動報警并停機(jī)。固定支架[10]起到固定火藥試樣的作用。遠(yuǎn)程控制臺[11]設(shè)定并顯示系統(tǒng)參數(shù)，操控主軸旋轉(zhuǎn)、縱向移動和橫向移動；同時可以通過云臺攝像頭監(jiān)視整個切削過程。

下面通過實例敘述本發(fā)明優(yōu)選實施例的使用方法。

第一、將火藥試樣在固定支架[10]上固定好，然后離開防爆工房，在監(jiān)控室啟動遠(yuǎn)程控制臺[11]電源。

第二、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件設(shè)置界面上設(shè)置“主軸轉(zhuǎn)速”、“橫向移動速度”、“溫度和重量停機(jī)閾值”等參數(shù)。其中溫度停機(jī)閾值設(shè)置為35℃。

第三、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“縱向前移”，縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。

第四、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“主軸轉(zhuǎn)動”，主軸帶動銑刀[1]按照設(shè)定轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)。

第五、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“橫向前移”，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。

第六、在切削過程中，紅外溫度傳感器[7]測得銑刀[1]刃口溫度達(dá)到設(shè)定值35℃時，裝置自動報警并停機(jī)。

第七、當(dāng)橫向頂桿[8]移動至盡頭時，切削過程結(jié)束，縱向電機(jī)[4]和橫向電機(jī)[9]分別帶動銑刀[1]和橫向頂桿[8]回到初始位置。

實施例2：

本發(fā)明公開了一種火藥試樣快速制備裝置，包括切削單元、縱向移動單元、橫向移動單元、溫度重量安全控制單元、固定支架和遠(yuǎn)程控制臺。

所述的切削單元由銑刀[1]和立式銑床[6]構(gòu)成。負(fù)責(zé)將火藥試樣切削制備成要求尺寸的碎屑。所述的縱向移動單元主要由縱向電機(jī)[4]和縱向滑臺[5]構(gòu)成，以縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。所述的橫向移動單元主要由橫向頂桿[8]和橫向電機(jī)[9]構(gòu)成，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。溫度重量安全控制單元包括藥屑收集盒[2]、電子稱[3]和紅外溫度傳感器[7]，當(dāng)電子稱[3]稱得重量達(dá)到設(shè)定值或者紅外溫度傳感器[7]測得銑刀[1]刃口溫度達(dá)到設(shè)定值時，裝置自動報警并停機(jī)。固定支架[10]起到固定火藥試樣的作用。遠(yuǎn)程控制臺[11]設(shè)定并顯示系統(tǒng)參數(shù)，操控主軸旋轉(zhuǎn)、縱向移動和橫向移動；同時可以通過云臺攝像頭監(jiān)視整個切削過程。

下面通過實例敘述本發(fā)明優(yōu)選實施例的使用方法。

第一、將火藥試樣在固定支架[10]上固定好，然后離開防爆工房，在監(jiān)控室啟動遠(yuǎn)程控制臺[11]電源。

第二、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件設(shè)置界面上設(shè)置“主軸轉(zhuǎn)速”、“橫向移動速度”、“溫度和重量停機(jī)閾值”等參數(shù)。其中重量停機(jī)閾值設(shè)置為5g。

第三、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“縱向前移”，縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。

第四、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“主軸轉(zhuǎn)動”，主軸帶動銑刀[1]按照設(shè)定轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)。

第五、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“橫向前移”，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。

第六、在切削過程中，電子稱[3]稱得藥屑收集箱內(nèi)的藥屑重量達(dá)到設(shè)定值5g，裝置自動報警并停機(jī)。

第七、當(dāng)橫向頂桿[8]移動至盡頭時，切削過程結(jié)束，縱向電機(jī)[4]和橫向電機(jī)[9]分別帶動銑刀[1]和橫向頂桿[8]回到初始位置。

實施例3：

本發(fā)明公開了一種火藥試樣快速制備裝置，包括切削單元、縱向移動單元、橫向移動單元、溫度重量安全控制單元、固定支架和遠(yuǎn)程控制臺。

所述的切削單元由銑刀[1]和立式銑床[6]構(gòu)成。負(fù)責(zé)將火藥試樣切削制備成要求尺寸的碎屑。所述的縱向移動單元主要由縱向電機(jī)[4]和縱向滑臺[5]構(gòu)成，以縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。所述的橫向移動單元主要由橫向頂桿[8]和橫向電機(jī)[9]構(gòu)成，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。溫度重量安全控制單元包括藥屑收集盒[2]、電子稱[3]和紅外溫度傳感器[7]，當(dāng)電子稱[3]稱得重量達(dá)到設(shè)定值或者紅外溫度傳感器[7]測得銑刀[1]刃口溫度達(dá)到設(shè)定值時，裝置自動報警并停機(jī)。固定支架[10]起到固定火藥試樣的作用。遠(yuǎn)程控制臺[11]設(shè)定并顯示系統(tǒng)參數(shù)，操控主軸旋轉(zhuǎn)、縱向移動和橫向移動；同時可以通過云臺攝像頭監(jiān)視整個切削過程。

下面通過實例敘述本發(fā)明優(yōu)選實施例的使用方法。

第一、將火藥試樣在固定支架[10]上固定好，然后離開防爆工房，在監(jiān)控室啟動遠(yuǎn)程控制臺[11]電源。

第二、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件設(shè)置界面上設(shè)置“主軸轉(zhuǎn)速”、“橫向移動速度”、“溫度和重量停機(jī)閾值”等參數(shù)。

第三、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“縱向前移”，縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。

第四、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“主軸轉(zhuǎn)動”，主軸帶動銑刀[1]按照設(shè)定轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)。

第五、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“橫向前移”，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。

第六、當(dāng)橫向頂桿[8]移動至盡頭時，切削過程結(jié)束，縱向電機(jī)[4]和橫向電機(jī)[9]分別帶動銑刀[1]和橫向頂桿[8]回到初始位置。

以下是具體的切削實例和試驗數(shù)據(jù)。選取直徑3.2mm、長度5cm的火藥藥柱，分別進(jìn)行手工切削和裝置自動切削(主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為400r/min，橫向移動速度為50mm/min)，所耗時間前者為15min左右，后者為2分鐘(從裝置啟動到藥柱完成切削為止時間)。隨機(jī)從兩種方式切削得到的藥屑中分別選取10片藥屑，測量每片藥屑的重量和厚度，數(shù)據(jù)見表1。

采用本發(fā)明提供的裝置切削時，勞動時間約為原始工藝的七分之一，提高了加工效率。從表1可見，藥屑重量的標(biāo)準(zhǔn)偏差從4.67降低到0.66，藥屑厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差從0.09降低到0.02，表明采用本發(fā)明裝置切削提高了藥屑的均勻性。

表1采用不同工藝切削藥屑的重量和厚度

注：每片藥屑厚度采用電子游標(biāo)卡尺隨機(jī)選取藥屑上3個位置測量取平均值獲得。

實施例4：

本發(fā)明公開了一種火藥試樣快速制備裝置，包括切削單元、縱向移動單元、橫向移動單元、溫度重量安全控制單元、固定支架和遠(yuǎn)程控制臺。

所述的切削單元由銑刀[1]和立式銑床[6]構(gòu)成。負(fù)責(zé)將火藥試樣切削制備成要求尺寸的碎屑。所述的縱向移動單元主要由縱向電機(jī)[4]和縱向滑臺[5]構(gòu)成，以縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。所述的橫向移動單元主要由橫向頂桿[8]和橫向電機(jī)[9]構(gòu)成，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。溫度重量安全控制單元包括藥屑收集盒[2]、電子稱[3]和紅外溫度傳感器[7]，當(dāng)電子稱[3]稱得重量達(dá)到設(shè)定值或者紅外溫度傳感器[7]測得銑刀[1]刃口溫度達(dá)到設(shè)定值時，裝置自動報警并停機(jī)。固定支架[10]起到固定火藥試樣的作用。遠(yuǎn)程控制臺[11]設(shè)定并顯示系統(tǒng)參數(shù)，操控主軸旋轉(zhuǎn)、縱向移動和橫向移動；同時可以通過云臺攝像頭監(jiān)視整個切削過程。

下面通過實例敘述本發(fā)明優(yōu)選實施例的使用方法。

第一、將火藥試樣在固定支架[10]上固定好，然后離開防爆工房，在監(jiān)控室啟動遠(yuǎn)程控制臺[11]電源。

第二、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件設(shè)置界面上設(shè)置“主軸轉(zhuǎn)速”、“橫向移動速度”、“溫度和重量停機(jī)閾值”等參數(shù)。

第三、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“縱向前移”，縱向電機(jī)[4]為動力帶動銑刀[1]沿縱向滑臺[5]移動至火藥試樣出口位置。

第四、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“主軸轉(zhuǎn)動”，主軸帶動銑刀[1]按照設(shè)定轉(zhuǎn)速開始旋轉(zhuǎn)。

第五、在遠(yuǎn)程控制臺[11]軟件操作界面上點擊“橫向前移”，橫向電機(jī)[9]推動橫向頂桿[8]將火藥試樣勻速推至銑刀[1]刃口處進(jìn)行切削。

第六、當(dāng)橫向頂桿[8]移動至盡頭時，切削過程結(jié)束，縱向電機(jī)[4]和橫向電機(jī)[9]分別帶動銑刀[1]和橫向頂桿[8]回到初始位置。

以下是具體的切削實例和試驗數(shù)據(jù)。選取4根直徑3.2mm、長度5cm的火藥藥柱，設(shè)定不同的主軸轉(zhuǎn)速和橫向移動速度進(jìn)行裝置自動切削。隨機(jī)從兩種方式切削得到的藥屑中分別選取10片藥屑，測量每片藥屑的重量求平均值，數(shù)據(jù)如表2所示。

從表2可見，藥屑的粒度可通過主軸帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)速度和橫向位移的速度來確定。主軸旋轉(zhuǎn)速度慢，橫向移動速度快，藥屑粒度大；主軸旋轉(zhuǎn)速度快，橫向移動速度慢，則藥屑粒度小。

表2采用不同速度參數(shù)切削藥屑的重量平均值

注：表中單位為mg的數(shù)據(jù)是選取10片藥屑重量的平均值。