專利名稱：：釬焊金剛石磨料耐磨性能評(píng)價(jià)裝置及評(píng)價(jià)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及釬焊金剛石磨料耐磨性能的評(píng)價(jià)裝置及評(píng)價(jià)方法，特別是一種適用于在臥軸矩臺(tái)平面磨床上進(jìn)行耐磨性能評(píng)價(jià)裝置及評(píng)價(jià)方法，能評(píng)價(jià)采用釬焊法制作的金剛石磨料的耐磨性能，還可評(píng)價(jià)其它連接方式(電鍍、燒結(jié))金剛石磨料磨削不同材料時(shí)的耐磨性能。
背景技術(shù)：
：目前，對(duì)于金剛石磨料性能的評(píng)價(jià)廣泛采用抗壓強(qiáng)度和沖擊韌性測(cè)定方法；其中抗壓強(qiáng)度測(cè)定方法是一種靜態(tài)測(cè)量方法，反映的是單顆磨?？蛊扑榈哪芰?，由于金剛石磨料晶面的各向異性致使獲得結(jié)果較為分散；沖擊韌性測(cè)定方法反映的是一定質(zhì)量(0.4g)金剛石磨料在沖擊載荷下抗破碎的能力，評(píng)價(jià)需要金剛石磨料量大，成本高。而釬焊金剛石磨料在釬焊過(guò)程中與釬料之間產(chǎn)生化學(xué)冶金結(jié)合，在金剛石表面生成碳化物；采用腐蝕方式將金剛石從釬料中分離出來(lái)時(shí)，其上的碳化物卻保留在金剛石表面，無(wú)法采用腐蝕或者其他方式將其去除，因此采用上述兩種方法時(shí)測(cè)試的不是金剛石的性能而是金剛石與其碳化物組成的復(fù)合物的性能。更重要的是此兩種評(píng)價(jià)方式都是評(píng)價(jià)的金剛石磨料所具有的抗破碎的能力，不能反映釬焊金剛石磨料的耐磨性能。雖然高溫釬焊金剛石工具一般都在真空或惰性氣氛保護(hù)下釬焊，但釬焊的溫度接近或大于其石墨化溫度；而金剛石的熱穩(wěn)定性差，在高溫下容易受損變質(zhì)，較高的焊接加熱溫度可能會(huì)引起金剛石磨料的熱損傷。而金剛石在釬焊工藝中所受到的熱損傷可能對(duì)金剛石工具的耐磨性能產(chǎn)生重大的影響，因此有必要對(duì)釬焊后的金剛石磨料性能進(jìn)行研究，以確定釬焊后的金剛石磨料是否仍具有原有的優(yōu)異性能。
發(fā)明內(nèi)容為了準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)釬焊金剛石磨料的耐磨性能，本發(fā)明提供一種評(píng)價(jià)裝置及評(píng)價(jià)方法。根據(jù)實(shí)際工況時(shí)金剛石磨料的單顆磨粒切厚，調(diào)節(jié)測(cè)試裝置工作臺(tái)的橫向進(jìn)給速度，使其與實(shí)際工況時(shí)金剛石磨料磨削狀況相符，因此能準(zhǔn)確反映釬焊金剛石磨料工作時(shí)的耐磨性能，特別適用于在臥軸矩臺(tái)平面磨床上進(jìn)行金剛石磨料耐磨性能的評(píng)價(jià)。依據(jù)本發(fā)明的釬焊金剛石磨料耐磨性能評(píng)價(jià)裝置和評(píng)價(jià)方法不受金剛石磨粒品級(jí)、釬料體系和釬焊工藝的限制，可快速、可靠和低成本地實(shí)現(xiàn)不同工況釬焊金剛石磨料耐磨性能的評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法在臥軸矩臺(tái)平面磨床上進(jìn)行，在臥軸矩臺(tái)平面磨床上安裝一套評(píng)價(jià)裝置，該裝置包括步進(jìn)電機(jī)、減速器、單座標(biāo)工作臺(tái)、金剛石磨料節(jié)塊、工件、臥軸矩臺(tái)平面磨床，其中步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連于減速器的輸入端，減速器的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器連于單座標(biāo)工作臺(tái)，單座標(biāo)工作臺(tái)安裝在臥軸矩臺(tái)平面磨床上，與工件相接觸的金剛石磨料節(jié)塊裝于單座標(biāo)工作臺(tái)上，工件安裝在砂輪主軸上。將臥軸矩臺(tái)平面磨床上的砂輪替換成Al203陶瓷盤(pán)作為工件，其形狀、大小與砂輪結(jié)構(gòu)相同；在單座標(biāo)工作臺(tái)上放置一個(gè)金剛石磨料節(jié)塊。評(píng)價(jià)時(shí)，首先根據(jù)實(shí)際工況條件下金剛石磨料單顆磨粒的切厚調(diào)節(jié)金剛石磨料節(jié)塊的工作速度。然后工件按照砂輪的運(yùn)動(dòng)規(guī)律做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，先后分別采用電鍍和釬焊金剛石磨料節(jié)塊做直線往返運(yùn)動(dòng)磨削工件，此處采用電鍍金剛石磨料節(jié)塊代表沒(méi)有收到焊接熱循環(huán)影響的原始金剛石磨料的耐磨性能。達(dá)到預(yù)定的金剛石磨料的磨損高度后，計(jì)算磨削工件所用的時(shí)間，求出電鍍金剛石磨料節(jié)塊和釬焊金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度；對(duì)比兩種金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度，從而評(píng)價(jià)釬焊金剛石磨料的耐磨性能。具體工作步驟是(a)安裝工件，按照砂輪安裝方式進(jìn)行安裝并調(diào)平衡；(b)根據(jù)實(shí)際工況時(shí)的單顆磨粒切厚^，依據(jù)下式(1)調(diào)節(jié)工作臺(tái)速ag=K,/"(1)式(1)中為單顆磨粒切厚，單位為^im;F,為工作臺(tái)速度，單位為mm/min;w為工件轉(zhuǎn)速，單位為rpm。工作臺(tái)速度的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)按單顆磨粒切厚"。與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)照表1選用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速；表1單顆磨粒切厚(nm)1234567891010121416電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpra)18365472901808642注工件轉(zhuǎn)速"-3000rpm;減速器速比i=30;工作臺(tái)每轉(zhuǎn)移動(dòng)量5mm5(c)工件繞著砂輪主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電鍍金剛石磨料節(jié)塊在單座標(biāo)工作臺(tái)的帶動(dòng)下做直線往返運(yùn)動(dòng)從而磨削工件；通過(guò)臥軸矩臺(tái)平面磨床的上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)將工件下移5^im,電鍍金剛石磨料節(jié)塊繼續(xù)磨削工件；直到電鍍金剛石磨料節(jié)塊的磨損高度達(dá)到原始磨粒高度i^的1/2為止；(d)依據(jù)下式(2)計(jì)算電鍍金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度及,；^=+7^〃(2)式(2)中/^為金剛石磨料節(jié)塊的磨粒的原始髙度，單位為pm;G為磨削時(shí)間，單位為min;(e)將電鍍金剛石磨料節(jié)塊替換成釬焊金剛石磨料節(jié)塊裝上重復(fù)上述步驟(c);(f)依據(jù)下式(3)計(jì)算釬焊金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度及2;及2=士//0〃2(3)式(3)中^為磨削時(shí)間，單位為min;(g)對(duì)比電鍍金剛石磨粒節(jié)塊的耐磨度^與釬焊金剛石磨粒節(jié)塊的耐磨度及2;^-A值越小，則釬焊金剛石磨料的耐磨性能越好，反之越差。本發(fā)明的評(píng)價(jià)裝置及評(píng)價(jià)方法，能方便快速可靠地評(píng)價(jià)釬焊金剛石磨料的耐磨性能；由于采用金剛石磨料節(jié)塊的形式，不需要制作金剛石磨具，節(jié)約了制作成本和時(shí)間；能適用于對(duì)不同品級(jí)金剛石磨料、不同釬料體系和不同釬焊工藝的釬焊金剛石磨粒的耐磨性能的評(píng)價(jià)。圖1為金剛石磨料耐磨性能評(píng)價(jià)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中金剛石磨料節(jié)塊示意圖，其中1、步進(jìn)電機(jī)，2、減速器，3、單座標(biāo)工作臺(tái)，4、金剛石磨料節(jié)塊，5、工件，6、臥軸矩臺(tái)平面磨床。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹本發(fā)明的內(nèi)容。圖1是本發(fā)明的評(píng)價(jià)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，該裝置由步進(jìn)電機(jī)1、減速器2、單座標(biāo)工作臺(tái)3、金剛石磨料節(jié)塊4、工件5和臥軸矩臺(tái)平面磨床6組成。金剛石磨料節(jié)塊4通過(guò)螺栓與單座標(biāo)工作臺(tái)3相連；單座標(biāo)工作臺(tái)3通過(guò)聯(lián)軸器與動(dòng)力部分相連，動(dòng)力部分由步進(jìn)電機(jī)l、減速器2組成；工件5安裝在砂輪主軸上，其動(dòng)力部分由磨床動(dòng)力系統(tǒng)提供。圖2是金剛石磨料節(jié)塊示意圖，金剛石磨粒在節(jié)塊頂部正中的位置布置成1排。為了便于測(cè)量磨粒的高度，金剛石磨粒粒度范圍為1670目，采用電鍍和釬焊方式制作金剛石磨料節(jié)塊。評(píng)價(jià)時(shí)(1)安裝工件5，按照砂輪安裝方式進(jìn)行安裝并調(diào)平衡；(2)根據(jù)實(shí)際工況時(shí)的單顆磨粒切厚^，依據(jù)下式(1)調(diào)節(jié)工作臺(tái)速度r"式(1)中^為單顆磨粒切厚，單位為pm;r,為工作臺(tái)速度，單位為誦/min;w為工件轉(zhuǎn)速，單位為rprn。工作臺(tái)速度的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)按單顆磨粒切厚flg與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)照表1選用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速；表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注工件轉(zhuǎn)速"3000rpm;減速器速比i=30;工作臺(tái)每轉(zhuǎn)移動(dòng)量5mm(3)工件5繞著砂輪主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電鍍金剛石磨料節(jié)塊4在單座標(biāo)工作臺(tái)3的帶動(dòng)下做直線往返運(yùn)動(dòng)從而磨削工件5;通過(guò)磨床的砂輪上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)將工件5下移5pm，電鍍金剛石磨料節(jié)塊4繼續(xù)磨削工件5;直到節(jié)塊4的磨損高度達(dá)到原始磨粒高度i^的1/2為止；(4)依據(jù)下式(2)計(jì)算電鍍金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度及1;i,+ZV^(2)式(2)中/^為金剛石磨料節(jié)塊的磨粒的原始高度，單位為pm;^為磨削時(shí)間，單位為min;(5)將電鍍金剛石磨料節(jié)塊替換成釬焊金剛石磨料節(jié)塊重復(fù)上述步驟(3);(6)依據(jù)下式(3)計(jì)算釬焊金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度及2;i2=+//D〃2(3)式(3)中/2為磨削時(shí)間，min;(7)對(duì)比電鍍金剛石磨粒節(jié)塊的耐磨度^與釬焊金剛石磨粒節(jié)塊的耐磨度及2;及,-^值越小，則釬焊金剛石磨料的耐磨性能越好，反之越差。權(quán)利要求1、一種釬焊金剛石磨料耐磨性能評(píng)價(jià)裝置，其特征在于，包括步進(jìn)電機(jī)(1)、減速器(2)、單座標(biāo)工作臺(tái)(3)、金剛石磨料節(jié)塊(4)、工件(5)、臥軸矩臺(tái)平面磨床(6)，其中步進(jìn)電機(jī)(1)的輸出軸連于減速器(2)的輸入端，減速器的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器連于單座標(biāo)工作臺(tái)(3)，單座標(biāo)工作臺(tái)(3)安裝在臥軸矩臺(tái)平面磨床(6)上，與工件(5)相接觸的金剛石磨料節(jié)塊(4)裝于單座標(biāo)工作臺(tái)(3)上，工件(5)安裝在砂輪主軸上。2、一種利用如權(quán)利要求1所述的釬焊金剛石磨料耐磨性能評(píng)價(jià)裝置的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，(a)安裝工件，按照砂輪安裝方式進(jìn)行安裝并調(diào)平衡；(b)根據(jù)實(shí)際工況時(shí)的單顆磨粒切厚ag，依據(jù)下式(1)調(diào)節(jié)工作臺(tái)速度^;(1)式(1)中^為單顆磨粒切厚，單位為nm;^為工作臺(tái)速度，單位為誦/min;n為工件轉(zhuǎn)速，單位為rpm，工作臺(tái)速度的調(diào)節(jié)是通過(guò)改變步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)按單顆磨粒切厚~與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)照表1選用步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速；表l<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>注工件轉(zhuǎn)速"3000rpm;減速器速比i=30;工作臺(tái)每轉(zhuǎn)移動(dòng)量5mm(c)工件繞著砂輪主軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，電鍍金剛石磨料節(jié)塊在單座標(biāo)工作臺(tái)的帶動(dòng)下做直線往返運(yùn)動(dòng)從而磨削工件；通過(guò)臥軸矩臺(tái)平面磨床的上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)將工件下移5pm，電鍍金剛石磨料節(jié)塊繼續(xù)磨削工件；直到電鍍金剛石磨料節(jié)塊的磨損高度達(dá)到原始磨粒高度/^的1/2為止；(d)依據(jù)下式(2)計(jì)算電鍍金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度及1;<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(2)式(2)中/^為金剛石磨料節(jié)塊的磨粒的原始高度，單位為pm;G為磨削時(shí)間，單位為min;(e)將電鍍金剛石磨料節(jié)塊替換成釬焊金剛石磨料節(jié)塊裝上重復(fù)上述步驟(c);(f)依據(jù)下式(3)計(jì)算金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度及2;<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(3)式(3)中"為磨削時(shí)間，單位為min;(g)對(duì)比電鍍金剛石磨粒節(jié)塊的耐磨度^與釬焊金剛石磨粒節(jié)塊的耐磨度及2;i,-^值越小，則釬焊金剛石磨料的耐磨性能越好，反之越差。全文摘要一種釬焊金剛石磨料耐磨性能評(píng)價(jià)裝置及評(píng)價(jià)方法，屬金剛石磨料性能評(píng)價(jià)。裝置包括步進(jìn)電機(jī)(1)、減速器(2)、單座標(biāo)工作臺(tái)(3)、金剛石磨料節(jié)塊(4)、工件(5)及臥軸矩臺(tái)平面磨床(6)。工件做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，金剛石磨料節(jié)塊(分別采用電鍍和釬焊的方式制作)做直線往返運(yùn)動(dòng)磨削工件。達(dá)到預(yù)定的金剛石磨料的磨損高度后，計(jì)算磨削工件所用的時(shí)間，求出電鍍金剛石磨料節(jié)塊和釬焊金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度；對(duì)比兩種金剛石磨料節(jié)塊的耐磨度，從而評(píng)價(jià)釬焊金剛石磨料的耐磨性能。本發(fā)明可行、可靠，適用于對(duì)不同品級(jí)金剛石磨料、不同釬料體系和不同釬焊工藝的釬焊金剛石磨粒的耐磨性能的評(píng)價(jià)。文檔編號(hào)G01N3/56GK101183064SQ20071019100公開(kāi)日2008年5月21日申請(qǐng)日期2007年12月3日優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日發(fā)明者傅玉燦,徐九華,徐鴻鈞,蘇宏華,燕陳申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)