觸：
[0075] 2-1)聚晶金剛石單點(diǎn)車刀修盤：立式超精密車削模式，修盤時(shí)試件15的轉(zhuǎn)速為 3000rpm，聚晶金剛石單點(diǎn)車刀從試件15外側(cè)WlOwii的切深沿試件15徑向進(jìn)給，進(jìn)給速度范 圍為0.4~1.2mm/s，進(jìn)給距離為IOOmm;
[0076] 2-2)單晶金剛石單點(diǎn)車刀修盤：立式超精密車削模式，修盤時(shí)試件15的轉(zhuǎn)速為 3000rpm，單晶金剛石單點(diǎn)車刀從試件15外側(cè)W2WI1的切深沿試件15徑向進(jìn)給，進(jìn)給速度范 圍為0.1~0.3mm/s，進(jìn)給距離為IOOmm;
[0077] 修盤前后試件15表面=維形貌和端面跳動(dòng)量的對(duì)比分別見(jiàn)圖7和圖8;
[007引3)記修盤時(shí)微分頭10的讀數(shù)為Z1，控制X向直線電機(jī)9和微分頭10進(jìn)給，使金剛石 車刀觸碰Z軸設(shè)定器8,記此時(shí)微分頭10的讀數(shù)為Z2,則修盤后試件15表面修盤區(qū)域與對(duì)刀 儀的對(duì)刀平面的高度差ho = zi-Z2;換裝工具頭14,同上觸碰Z軸設(shè)定器8,并控制微分頭10上 移ho+S即可保證工具頭14頂端磨粒位于試件15圓環(huán)形修盤區(qū)域平面上S處，完成對(duì)刀，從而 保證后續(xù)測(cè)試時(shí)能夠準(zhǔn)確控制劃擦深度；
[0079] 4)通過(guò)X向直線電機(jī)9將工具頭14水平移至修盤區(qū)域的劃擦點(diǎn)正上方，并通過(guò)微分 頭10下巧S+anW使劃擦深度為ap;根據(jù)需測(cè)試的劃擦速度V和劃擦點(diǎn)所在的劃擦半徑R，通過(guò)
h算試件15的設(shè)定轉(zhuǎn)速n;本實(shí)施例之中，n = 100(K)rpm，劃擦速度V為157m(對(duì) 應(yīng)R= 150mm位置）~209m/s (對(duì)應(yīng)R= 200mm位置），劃擦深度ap分別設(shè)定為扣m或20皿;試件 15按照上述設(shè)定轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)，且工具頭14沿徑向W2m/s的速度進(jìn)給，W使磨粒在修盤區(qū)域劃 擦形成間距為200皿的連續(xù)螺旋形劃痕，劃痕圈數(shù)大于3個(gè);劃痕的S維形貌及其截面形狀 圖如圖9所示，可W看到多道劃痕之間的深度方向誤差小于Iwii/lmm;此過(guò)程中通過(guò)與工具 頭14相連的測(cè)量系統(tǒng)采集劃擦過(guò)程中的數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)放大器傳輸至數(shù)據(jù)采集卡，再傳 輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，可得到劃擦力、聲發(fā)射信號(hào)等物理量。
[0080] 圖10給出了不同劃擦速度下的切削力變化情況，從圖中可W看出單顆磨粒高速劃 擦過(guò)程中的法向力和切向力隨著劃擦速度的增大而減小。
[0081] W上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依 本發(fā)明專利范圍及說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:包括： 固定座； 水平布置的工作臺(tái)，固接在固定座頂部； 垂直布置的電主軸，固接在固定座，且電主軸向上穿出工作臺(tái)； 試件，固接在電主軸頂部且與電主軸同軸，通過(guò)電主軸帶動(dòng)試件旋轉(zhuǎn)； X向進(jìn)給裝置，裝接在工作臺(tái)，且進(jìn)給方向垂直于電主軸回轉(zhuǎn)軸線并沿試件徑向進(jìn)給； 夾緊裝置，裝接在X向進(jìn)給裝置； 工具頭，可裝拆地裝接在夾緊裝置;工具頭頂端固接有磨粒； 用于使工具頭沿平行于電主軸回轉(zhuǎn)軸線方向進(jìn)給的微分頭，固接在夾緊裝置； 用于對(duì)試件表面進(jìn)行修盤的修盤裝置，可裝拆地裝接在夾緊裝置； 用于采集劃擦過(guò)程數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)，與工具頭相連； 對(duì)刀儀，固接在工作臺(tái)，該對(duì)刀儀上設(shè)有用于調(diào)節(jié)對(duì)刀儀的Z軸設(shè)定器； 通過(guò)修盤裝置對(duì)試件表面修盤后，電主軸帶動(dòng)試件旋轉(zhuǎn)，通過(guò)微分頭和X向進(jìn)給裝置帶 動(dòng)工具頭以一定切深沿試件徑向進(jìn)給，磨粒在試件表面劃擦形成螺旋形劃痕，測(cè)量系統(tǒng)在 此過(guò)程中采集數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述固定座包括 上下固接的床身與底座;所述工作臺(tái)固接在床身頂部;所述電主軸固接在床身； 所述工作臺(tái)與固定座之間設(shè)有一能調(diào)平和支撐工作臺(tái)的調(diào)整裝置； 所述工作臺(tái)上固接有支撐架，該支撐架包括對(duì)稱設(shè)置的長(zhǎng)度不等的兩個(gè)支撐臂，較短 的支撐臂與工作臺(tái)之間設(shè)有一能調(diào)整較短支撐臂高度的微調(diào)裝置;所述X向進(jìn)給裝置固定 在該兩個(gè)支撐臂頂部;通過(guò)微調(diào)裝置調(diào)整較短支撐臂高度以調(diào)節(jié)X向進(jìn)給裝置進(jìn)給方向；所 述微調(diào)裝置的最小位移分辨率優(yōu)于1 Onm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述電主軸旋轉(zhuǎn) 的端面跳動(dòng)量和徑向跳動(dòng)量均小于Ιμπι，且其最大轉(zhuǎn)速不低于5000rpm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述試件為有色 金屬、黑色金屬或脆硬材料制成的圓盤狀結(jié)構(gòu);試件通過(guò)試件夾具固接在電主軸頂部;所述 試件夾具為真空吸盤、磁吸盤或機(jī)械式夾具;電主軸、試件夾具與試件三者同軸； 所述磨粒為金剛石，CBN，氧化物陶瓷或氮化物陶瓷;磨粒的形狀為球形、錐形；該磨粒 通過(guò)壓頭、釬焊、電鍍固接在工具頭頂端。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:X向進(jìn)給裝置的 進(jìn)位精度優(yōu)于〇. lym;微分頭的最小分度值不大于0.5μηι;ζ軸設(shè)定器的定位精度優(yōu)于0. Ιμπι。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述測(cè)量系統(tǒng)為 測(cè)力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號(hào)連接的測(cè)力儀、聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號(hào)放大 器;所述工具頭與測(cè)力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接;所述測(cè)力儀的固有頻率高于4ΚΗζ，測(cè)力精度 優(yōu)于0.01Ν;所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣速度高于2M/s。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述夾緊裝置包 括上夾具體、下夾具體和刀桿;上夾具體與下夾具體上下裝接在一起，且二者內(nèi)設(shè)有上下貫 通且相互連通的圓孔，該圓孔下部開(kāi)口處向內(nèi)縮口形成臺(tái)階結(jié)構(gòu)；刀桿適配滑動(dòng)裝接在圓 孔內(nèi)且可在圓孔內(nèi)上下移動(dòng)，刀桿上部具有凸環(huán)結(jié)構(gòu)，凸環(huán)結(jié)構(gòu)外回轉(zhuǎn)面與下夾具體內(nèi)圓 孔側(cè)壁形成間隙配合;刀桿下部伸出下夾具體;所述工具頭可裝拆地螺接在刀桿下部； 所述微分頭裝接在上夾具體，微分頭的心軸向下伸入圓孔內(nèi)且可分離地頂?shù)衷诘稐U 上;通過(guò)微分頭旋轉(zhuǎn)且心軸向下頂?shù)值稐U以使刀桿向下移動(dòng)；凸環(huán)結(jié)構(gòu)與臺(tái)階結(jié)構(gòu)之間還 設(shè)有用于使刀桿向上復(fù)位的彈性件。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述修盤裝置與 工具頭及刀桿替換裝接在夾緊裝置，包括裝接在一起的修盤刀具和修盤刀桿，修盤刀桿適 配滑動(dòng)裝接在夾緊裝置之圓孔內(nèi)且可在圓孔內(nèi)上下移動(dòng);修盤刀具固接在修盤刀桿下端； 或， 所述修盤裝置包括裝接在一起的動(dòng)力頭和單點(diǎn)磨頭。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述修盤刀具為 金剛石車刀、CBN車刀。10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)方法，其特征 在于:包括： 1) 將試件固定在電主軸上，試件可通過(guò)電主軸旋轉(zhuǎn);對(duì)該試件進(jìn)行在線動(dòng)平衡； 2) 電主軸帶動(dòng)試件旋轉(zhuǎn)，采用修盤裝置在微分頭帶動(dòng)下以一定切深并在X向進(jìn)給裝置 帶動(dòng)下沿試件徑向進(jìn)給，從試件外側(cè)沿徑向切入試件對(duì)該試件表面進(jìn)行修盤，以在試件表 面形成修盤區(qū)域； 3) 記修盤時(shí)微分頭的讀數(shù)為Z1，控制X向進(jìn)給裝置和微分頭進(jìn)給，使修盤裝置觸碰Z軸設(shè) 定器，記此時(shí)微分頭的讀數(shù)為z 2,則修盤后試件表面修盤區(qū)域與對(duì)刀儀的對(duì)刀平面的高度 差h〇 = Z1-Z2;換裝工具頭，同上觸碰Z軸設(shè)定器，并控制微分頭上移ho+δ即可保證工具頭頂 端位于試件圓環(huán)形修盤區(qū)域平面上δ處，完成對(duì)刀； 4) 通過(guò)X向進(jìn)給裝置將工具頭水平移至修盤區(qū)域的劃擦點(diǎn)正上方，并通過(guò)微分頭下移δ + aP&使劃擦深度為aP;根據(jù)需測(cè)試的劃擦速度ν和劃擦點(diǎn)所在的劃擦半徑R，通過(guò) = 計(jì)算試件的設(shè)定轉(zhuǎn)速n;試件按照設(shè)定轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)，且工具頭通過(guò)X向進(jìn)給裝置沿 徑向進(jìn)給，以使磨粒在修盤區(qū)域劃擦形成螺旋形劃痕，此過(guò)程中通過(guò)與工具頭相連的測(cè)量 系統(tǒng)采集劃擦過(guò)程中的數(shù)據(jù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種單顆磨粒高速連續(xù)劃擦試驗(yàn)機(jī)及其應(yīng)用，主要包括固定座，工作臺(tái)，電主軸，試件，X向進(jìn)給裝置，微分頭，夾緊裝置，工具頭，修盤裝置，測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)刀儀等；通過(guò)修盤裝置對(duì)試件表面修盤后，電主軸帶動(dòng)試件旋轉(zhuǎn)，通過(guò)微分頭和X向進(jìn)給裝置帶動(dòng)工具頭以一定切深沿試件徑向進(jìn)給，磨粒在試件表面劃擦形成螺旋形劃痕，測(cè)量系統(tǒng)在此過(guò)程中采集數(shù)據(jù)。本發(fā)明可以在高速條件下準(zhǔn)確測(cè)得單顆磨粒劃擦力，測(cè)試精度較高，測(cè)試結(jié)果可以用于磨削加工機(jī)理的深入研究，從而優(yōu)化磨削加工參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。
【IPC分類】G01N15/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105717030
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610077965
【發(fā)明人】姜峰, 張濤, 言蘭, 徐西鵬
【申請(qǐng)人】華僑大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年6月29日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日