一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械加工中的材料加工及測(cè)試領(lǐng)域，具體涉及一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]單顆磨粒切削作為磨削加工的一種簡(jiǎn)化模式，是認(rèn)識(shí)復(fù)雜磨削作用的一種重要手段。這種研究方法的好處是可以在不受其他磨粒的影響下，將單顆磨粒切削結(jié)果在磨削區(qū)域進(jìn)行集成，解釋磨削過程中的各種物理現(xiàn)象，有效地認(rèn)識(shí)材料的磨削機(jī)理。而在加工過程中不管磨粒是隨機(jī)排布還是規(guī)則排布的，在去除此材料的過程中都會(huì)發(fā)生干涉作用，這對(duì)加工表面的形成以及材料的去除機(jī)理都有很大的影響。目前大多數(shù)學(xué)者在單顆磨粒劃擦試驗(yàn)和機(jī)理方面進(jìn)行大量的研究，雖然有人通過多顆磨粒規(guī)則排布的形式進(jìn)行試驗(yàn)研究，但是磨具是固定形式的，加工精度要求高，制作麻煩。鮮有人通過控制磨粒與被測(cè)試試樣的相互作用軌跡進(jìn)行研究，且目前專門進(jìn)行磨粒干涉行為研究的設(shè)備較少。本發(fā)明公開了一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，可以用于單顆磨粒作用的干涉行為，并能在實(shí)驗(yàn)過程準(zhǔn)確采集劃擦力信號(hào)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試精度較高。相關(guān)測(cè)試結(jié)果可以用于磨削表面形成機(jī)理的深入研究，優(yōu)化磨具磨粒排布和磨削加工參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)單顆或者多顆磨粒在不同干涉程度、不同劃擦速度、不同劃擦深度下的劃擦，并能在實(shí)驗(yàn)過程準(zhǔn)確采集劃擦力信號(hào)，測(cè)試精度較高。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，包括:光學(xué)平板、支撐系統(tǒng)、Y軸方向進(jìn)給裝置、試樣夾具、工具頭、Z軸設(shè)定器、Z軸設(shè)定器夾具、X軸方向進(jìn)給裝置、磨粒、測(cè)力系統(tǒng)和進(jìn)給控制系統(tǒng);所述測(cè)力系統(tǒng)包括力傳感器和數(shù)據(jù)處理部分；
[0005]所述支撐系統(tǒng)固定光學(xué)平板上;所述X軸方向進(jìn)給裝置安裝于支撐系統(tǒng)上，所述Y軸方向進(jìn)給裝置固定于光學(xué)平板上;所述試樣夾具固定于Y軸方向進(jìn)給裝置上;所述Z軸設(shè)定器夾具安裝在X軸方向進(jìn)給裝置上;所述Z軸設(shè)定器固定在Z軸設(shè)定器夾具上;所述力傳感器通過Z軸設(shè)定器夾具與Z軸設(shè)定器相連;所述工具頭固定在力傳感器上;所述磨粒固定在工具頭上;所述試樣夾具上用于放置被測(cè)試材料;所述進(jìn)給控制系統(tǒng)控制X軸方向進(jìn)給裝置沿X軸方向緩慢進(jìn)給及Y軸方向進(jìn)給裝置沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng);所述測(cè)力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理部分采集力傳感器的數(shù)據(jù)。
[0006]優(yōu)選的，所述磨粒為金剛石、氧化物陶瓷或CBN。
[0007]優(yōu)選的，所述磨粒的形狀為帶圓頭的圓錐形或正四面體或八面體。
[0008]優(yōu)選的，所述磨粒通過釬焊或電鍍的形式固定在工具頭上。
[0009]優(yōu)選的，所述測(cè)力系統(tǒng)包括力傳感器、力數(shù)據(jù)采集和放大器;所述力傳感器與測(cè)力系統(tǒng)的放大器連接;放大器連接測(cè)力儀后連接力數(shù)據(jù)采集卡。
[0010]優(yōu)選的，通過控制Y軸方向進(jìn)給裝置和X軸方向進(jìn)給裝置調(diào)整工具頭與試樣夾具上的被測(cè)試材料之間的相對(duì)位置;調(diào)整Z軸設(shè)定器調(diào)節(jié)磨粒與被測(cè)試材料的劃擦深度;調(diào)節(jié)進(jìn)給控制系統(tǒng)控制X軸方向進(jìn)給裝置沿X軸方向緩慢進(jìn)給及Y軸方向進(jìn)給裝置沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此過程中磨粒對(duì)被測(cè)試材料進(jìn)行干涉劃擦;測(cè)力系統(tǒng)對(duì)沖擊過程中力的動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理。
[0011 ]優(yōu)選的，所述的判斷磨粒與被測(cè)試試樣剛好接觸包括如下步驟:
[0012]步驟10、通過進(jìn)給控制器移動(dòng)X軸方向進(jìn)給裝置和Y軸方向進(jìn)給裝置，調(diào)整被測(cè)試材料的相對(duì)位置使磨粒正對(duì)被測(cè)試材料；
[0013]步驟20、通過移動(dòng)Z軸設(shè)定器使被測(cè)試材料靠近磨粒，至肉眼無法分辨兩者相對(duì)位置后用塞尺確定兩者相對(duì)位置，移動(dòng)Z軸設(shè)定器至塞尺最小尺寸；
[0014]步驟30、打開測(cè)力系統(tǒng)，移動(dòng)X軸方向進(jìn)給裝置，每次移動(dòng)的位移為Z軸設(shè)定器的最小位移，觀察接觸力的實(shí)時(shí)變化，當(dāng)接觸力到達(dá)臨界值NCTit = 0.0lN時(shí)停止移動(dòng)Z軸設(shè)定器。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)單顆或者多顆磨粒在不同干涉程度、不同劃擦速度、不同劃擦深度下的劃擦，并能在實(shí)驗(yàn)過程準(zhǔn)確采集劃擦力信號(hào)，測(cè)試精度較高。
[0016]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備不局限于實(shí)施例。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的主視圖；
[0018]圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0019]圖3為本發(fā)明的干涉行為示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]參見圖1至圖3所示，本發(fā)明的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，包括:光學(xué)平板1、支撐系統(tǒng)2、Y軸方向進(jìn)給裝置3、試樣夾具4、工具頭6、Z軸設(shè)定器8、Z軸設(shè)定器夾具9、X軸方向進(jìn)給裝置10、磨粒U、測(cè)力系統(tǒng)和進(jìn)給控制系統(tǒng);所述測(cè)力系統(tǒng)包括力傳感器7和數(shù)據(jù)處理部分；
[0022]所述支撐系統(tǒng)2固定光學(xué)平板I上;所述X軸方向進(jìn)給裝置10安裝于支撐系統(tǒng)2上，所述Y軸方向進(jìn)給裝置3固定于光學(xué)平板I上;所述試樣夾具4固定于Y軸方向進(jìn)給裝置3上；所述Z軸設(shè)定器夾具9安裝在X軸方向進(jìn)給裝置10上;所述Z軸設(shè)定器8固定在Z軸設(shè)定器夾具9上;所述力傳感器7通過Z軸設(shè)定器夾具9與Z軸設(shè)定器8相連;所述工具頭6固定在力傳感器7上;所述磨粒11固定在工具頭6上;所述試樣夾具5上用于放置被測(cè)試材料5;所述進(jìn)給控制系統(tǒng)控制X軸方向進(jìn)給裝置10沿X軸方向緩慢進(jìn)給及Y軸方向進(jìn)給裝置3沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng);所述測(cè)力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理部分采集力傳感器7的數(shù)據(jù)。
[0023]更進(jìn)一步，所述磨粒11為金剛石、氧化物陶瓷或CBN。
[0024]更進(jìn)一步，所述磨粒11的形狀為帶圓頭的圓錐形或正四面體或八面體。
[0025]更進(jìn)一步，所述磨粒11通過釬焊或電鍍的形式固定在工具頭上。
[0026]更進(jìn)一步，所述測(cè)力系統(tǒng)包括力傳感器7、力數(shù)據(jù)采集和放大器;所述力傳感器7與測(cè)力系統(tǒng)的放大器連接;放大器連接測(cè)力儀后連接力數(shù)據(jù)采集卡。
[0027]更進(jìn)一步，通過控制Y軸方向進(jìn)給裝置3和X軸方向進(jìn)給裝置10調(diào)整工具頭6與試樣夾具4上的被測(cè)試材料5之間的相對(duì)位置;調(diào)整Z軸設(shè)定器8調(diào)節(jié)磨粒11與被測(cè)試材料5的劃擦深度;調(diào)節(jié)進(jìn)給控制系統(tǒng)控制X軸方向進(jìn)給裝置10沿X軸方向緩慢進(jìn)給及Y軸方向進(jìn)給裝置3沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此過程中磨粒11對(duì)被測(cè)試材料5進(jìn)行干涉劃擦;測(cè)力系統(tǒng)對(duì)沖擊過程中力的動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理。
[0028]更進(jìn)一步，所述的判斷磨粒11與被測(cè)試試樣5剛好接觸包括如下步驟:
[0029]步驟10、通過進(jìn)給控制器移動(dòng)X軸方向進(jìn)給裝置10和Y軸方向進(jìn)給裝置3，調(diào)整被測(cè)試材料5的相對(duì)位置使磨粒11正對(duì)被測(cè)試材料；
[0030]步驟20、通過移動(dòng)Z軸設(shè)定器8使被測(cè)試材料5靠近磨粒11，至肉眼無法分辨兩者相對(duì)位置后用塞尺確定兩者相對(duì)位置，移動(dòng)Z軸設(shè)定器8至塞尺最小尺寸；
[0031]步驟30、打開測(cè)力系統(tǒng)，移動(dòng)X軸方向進(jìn)給裝置10，每次移動(dòng)的位移為Z軸設(shè)定器8的最小位移，觀察接觸力的實(shí)時(shí)變化，當(dāng)接觸力到達(dá)臨界值Ncrit = 0.0lN時(shí)停止移動(dòng)Z軸設(shè)定器8。
[0032]上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，其特征在于，包括:光學(xué)平板、支撐系統(tǒng)、Y軸方向進(jìn)給裝置、試樣夾具、工具頭、Z軸設(shè)定器、Z軸設(shè)定器夾具、X軸方向進(jìn)給裝置、磨粒、測(cè)力系統(tǒng)和進(jìn)給控制系統(tǒng);所述測(cè)力系統(tǒng)包括力傳感器和數(shù)據(jù)處理部分； 所述支撐系統(tǒng)固定光學(xué)平板上;所述X軸方向進(jìn)給裝置安裝于支撐系統(tǒng)上，所述Y軸方向進(jìn)給裝置固定于光學(xué)平板上;所述試樣夾具固定于Y軸方向進(jìn)給裝置上;所述Z軸設(shè)定器夾具安裝在X軸方向進(jìn)給裝置上;所述Z軸設(shè)定器固定在Z軸設(shè)定器夾具上;所述力傳感器通過Z軸設(shè)定器夾具與Z軸設(shè)定器相連;所述工具頭固定在力傳感器上;所述磨粒固定在工具頭上;所述試樣夾具上用于放置被測(cè)試材料;所述進(jìn)給控制系統(tǒng)控制X軸方向進(jìn)給裝置沿X軸方向緩慢進(jìn)給及Y軸方向進(jìn)給裝置沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng);所述測(cè)力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理部分采集力傳感器的數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，其特征在于:所述磨粒為金剛石或氧化物或CBN。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，其特征在于:所述磨粒的形狀為帶圓頭的圓錐形或正四面體或八面體。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，其特征在于:所述磨粒通過釬焊或電鍍的形式固定在工具頭上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，其特征在于:所述測(cè)力系統(tǒng)包括力傳感器、力數(shù)據(jù)采集和放大器;所述力傳感器與測(cè)力系統(tǒng)的放大器連接;放大器連接測(cè)力儀后連接力數(shù)據(jù)采集卡。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，其特征在于:通過控制Y軸方向進(jìn)給裝置和X軸方向進(jìn)給裝置調(diào)整工具頭與試樣夾具上的被測(cè)試材料之間的相對(duì)位置;調(diào)整Z軸設(shè)定器調(diào)節(jié)磨粒與被測(cè)試材料的劃擦深度;調(diào)節(jié)進(jìn)給控制系統(tǒng)控制X軸方向進(jìn)給裝置沿X軸方向緩慢進(jìn)給及Y軸方向進(jìn)給裝置沿Y軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，此過程中磨粒對(duì)被測(cè)試材料進(jìn)行干涉劃擦;測(cè)力系統(tǒng)對(duì)沖擊過程中力的動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和處理。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，其特征在于:所述的判斷磨粒與被測(cè)試試樣剛好接觸包括如下步驟: 步驟10、通過進(jìn)給控制器移動(dòng)X軸方向進(jìn)給裝置和Y軸方向進(jìn)給裝置，調(diào)整被測(cè)試材料的相對(duì)位置使磨粒正對(duì)被測(cè)試材料； 步驟20、通過移動(dòng)Z軸設(shè)定器使被測(cè)試材料靠近磨粒，至肉眼無法分辨兩者相對(duì)位置后用塞尺確定兩者相對(duì)位置，移動(dòng)Z軸設(shè)定器至塞尺最小尺寸； 步驟30、打開測(cè)力系統(tǒng)，移動(dòng)X軸方向進(jìn)給裝置，每次移動(dòng)的位移為Z軸設(shè)定器的最小位移，觀察接觸力的實(shí)時(shí)變化，當(dāng)接觸力到達(dá)臨界值NCTit = 0.0lN時(shí)停止移動(dòng)Z軸設(shè)定器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備，包括光學(xué)平板、支撐系統(tǒng)、Y軸方向進(jìn)給裝置、試樣夾具、工具頭、Z軸設(shè)定器、Z軸設(shè)定器夾具、X軸方向進(jìn)給裝置、磨粒、測(cè)力系統(tǒng)和進(jìn)給控制系統(tǒng)；所述測(cè)力系統(tǒng)包括力傳感器和數(shù)據(jù)處理部分。本發(fā)明的單顆磨粒干涉行為測(cè)試設(shè)備可實(shí)現(xiàn)單顆或者多顆磨粒在不同干涉程度、不同劃擦速度、不同劃擦深度下的劃擦，并能在實(shí)驗(yàn)過程準(zhǔn)確采集劃擦力信號(hào)，測(cè)試精度較高。
【IPC分類】G01N19/06
【公開號(hào)】CN105628611
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610078008
【發(fā)明人】姜峰, 王寧昌, 言蘭
【申請(qǐng)人】華僑大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日