[發明專利]一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備及其使用方法

在審

• 申請號: 201410852471.5
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104897494A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 姜峰;程鑫;劉清風;徐西鵬
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N3/38
• 分類號: G01N3/38
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備，其特征在于：包括被測試試件(4)及對被測試試件(4)進行加工的工具頭(5)；還包括基座系統、電磁激振系統和壓力傳感器(6)；

所述被測試試件(4)固接在基座系統上；所述電磁激振系統裝接在基座系統上；所述工具頭(5)固接在電磁激振系統上；所述壓力傳感器(6)與工具頭(5)相連；

通過基座系統調節被測試試件(4)與工具頭(5)的相對位置；通過電磁激振系統使工具頭(5)發生振動從而實現工具頭(5)對被測試試件(4)進行劃擦；通過壓力傳感器(6)檢測工具頭(5)與被測試試件(4)間壓力的動態變化；通過聲發射系統(14)檢測被測試試件(4)達到破壞時的信號。

2.根據權利要求1所述的一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備，其特征在于：

所述基座系統包括光學平板(1)，X軸滑臺(3)，Y軸滑臺(2)和Z軸滑臺(10)；Y軸滑臺(2)滑動裝接在光學平板(1)上且可沿Y軸方向滑動；X軸滑臺(3)滑動裝接在Y軸滑臺(2)上且可沿X軸方向滑動；所述被測試試件(4)固接在X軸滑臺(3)；Z軸滑臺(10)滑動裝接在光學平板(1)上且可沿Z軸方向滑動；所述X軸方向、Y軸方向與Z軸方向兩兩垂直；通過X軸滑臺(3)、Y軸滑臺(2)和Z軸滑臺(10)使被測試試件(4)和工具頭(5)可在X軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動從而調節被測試試件(4)與工具頭(5)的相對位置；

所述電磁激振系統包括交流線圈(11)，永磁體(12)和彈簧(13)；電磁激振器支架(9)裝接在Z軸滑臺(10)，永磁體(12)裝接在電磁激振器支架(9)；交流線圈(11)固接在電磁激振器外殼(8)上；所述工具頭(5)固接在連接桿(7)上；通過交流線圈(11)產生振動并通過電磁激振器外殼(8)和連接桿(7)傳遞至工具頭(5)以使工具頭(5)發生振動從而實現工具頭(5)對被測試試件(4)進行劃擦；

所述壓力傳感器(6)裝接在工具頭(5)與連接桿(7)之間；

所述聲發射系統(14)安裝在被測試試件(4)內部。

3.根據權利要求2所述的一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備，其特征在于：所述工具頭(5)形狀根據所需被測試試件(4)的表面織構截面形狀要求設定，所述工具頭(5)材質根據被測試試件(4)材質選擇。

4.根據權利要求2所述的一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備，其特征在于：所述連接桿(7)為帶錐度螺釘；所述連接桿(7)螺接在電磁激振器外殼(8)上。

5.根據權利要求2所述的一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備，其特征在于：所述X軸滑臺(3)由步進電機驅動，其步進精度優于0.35μm；所述Y軸滑臺(2)由步進電機驅動，其步進精度優于0.35μm；所述Z軸滑臺(11)由步進電機驅動，其步進精度優于0.35μm。

6.根據權利要求2所述的一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備，其特征在于：所述電磁激振器的性能參數為：振動頻率f＝0～20000Hz，振幅范圍為0～5mm。

7.根據權利要求2所述的一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備的使用方法，其特征在于：包括：

1)通過X軸滑臺(3)和Y軸滑臺(2)調整被測試試件(4)在X軸方向與Y軸方向上的位置使其正對工具頭(5)；

2)通過Z軸滑臺(10)調整工具頭(5)在Z軸方向上的位置使其與被測試試件(4)剛好接觸；

3)根據所需劃擦載荷的大小，繼續移動Z軸滑臺(11)使工具頭(5)壓入被測試試件(4)；

4)根據劃擦工況的具體要求，調整電磁激振系統的振動頻率和振幅并確定X軸滑臺(3)和/或Y軸滑臺(2)的移動速度，啟動電磁激振系統使工具頭(5)發生振動并根據需要同時使X軸滑臺(3)和/或Y軸滑臺(2)移動以對被測試試件(4)進行劃擦。

8.根據權利要求7所述的一種模擬多種工況的光學表面抗劃痕性能測試設備的使用方法，其特征在于：還包括：

5)通過移動Z軸滑臺(10)抬起工具頭(5)，根據所需的實際工況，調整X軸滑臺(3)和/或Y軸滑臺(2)的位置，重復所述步驟3)-4)一次或多次，從而模擬多種工況進行劃痕測試。