[發明專利]金剛石刀具預修有色金屬試件的磨粒劃擦快停測試方法

有效

• 申請號: 201610077823.3
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105548003B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 姜峰;張濤;言蘭;徐西鵬
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: G01N19/06
• 分類號: G01N19/06
• 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

本發明公開了金剛石刀具預修有色金屬試件的磨粒劃擦快停測試方法，屬于機械加工中的材料性能測試及精密與超精密加工領域，將有色金屬試件固定并進行在線動平衡；采用金剛石刀具進行修盤，達到測試所需的端面跳動以及粗糙度要求；試件以指定轉速旋轉，頂端固接有單顆磨粒的工具頭以指定切深徑向進給劃擦，在試件端面形成螺旋形劃痕，劃擦過程中工具頭與試件瞬間脫離，實現單磨粒劃擦過程中磨粒和試件接觸狀態的“凍結”，通過三維形貌測量和顯微觀察，可以更好的了解磨粒去除材料過程中的材料變形、已加工表面形成、界面摩擦等相關機理，進而為磨削等磨粒加工過程材料去除機理的深入研究提供手段。

技術領域

本發明屬于機械加工中的材料性能測試及精密與超精密加工領域，具體涉及金剛石刀具預修有色金屬試件的磨粒劃擦快停測試方法。

背景技術

快停測試方法也叫快速落刀測試方法，是指利用外力使刀具或磨粒迅速離開切削或磨削區域，從而“凍結”在刀具或磨粒退出瞬時與試件的接觸狀態，保持試件材料變形瞬間的狀態被記錄下來，并且不被后續的加工過程破壞。這個變形瞬間可以通過后續的金相制樣和顯微觀察進行更深入的分析。這種方法可以深入研究切削或磨削過程中的材料去除機理，在金屬切削領域已有多種快停裝置被開發出來，相應的測試結果也在相關論文中有報道，但是在磨削領域中，用于單顆磨粒劃擦的快停測試方法還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供了金剛石刀具預修有色金屬試件的磨粒劃擦快停測試方法，通過使安裝磨粒的工具頭迅速脫離磨粒和試件的接觸區域，實現單磨粒劃擦過程中磨粒和試件接觸狀態的“凍結”，通過顯微觀察，可以更好的了解磨粒去除材料過程中的材料變形、已加工表面形成、界面摩擦等相關機理，進而為磨削等磨粒加工過程材料去除機理的深入研究提供手段。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

金剛石刀具預修有色金屬試件的磨粒劃擦快停測試方法，包括：

1)將有色金屬試件固定在電主軸上，試件可通過電主軸旋轉；對該試件進行在線動平衡；

2)采用金剛石單點刀具對該試件進行修盤，以在試件表面形成端面跳動量優于IT1級，表面平均粗糙度Ra優于10nm的修盤區域，具體步驟如下：

2-1)聚晶金剛石單點車刀修盤：立式車削模式，修盤時試件的轉速范圍為2000～10000rpm，聚晶金剛石單點車刀從試件外側以10～50μm的切深沿試件徑向進給，進給速度范圍為0.4～ 1.2mm/s，進給距離為試件直徑的1/4～1/2；

2-2)單晶金剛石單點車刀修盤：立式車削模式，修盤時試件的轉速范圍為2000～10000rpm，單晶金剛石單點車刀從試件外側以2～10μm的切深沿試件徑向進給，進給速度范圍為0.1～0.3 mm/s，進給距離為試件直徑的1/4～1/2；

3)金剛石單點刀具觸碰對刀儀，確定修盤區域與對刀儀對刀平面的高度差h₀；將金剛石單點刀具更換為頂端固接有單顆磨粒的工具頭，工具頭頂端的磨粒觸碰對刀儀，再將工具頭沿試件旋轉的軸向方向上移h₀+δ，以使工具頭頂端的磨粒位于試件修盤區域上方δ處，完成對刀；

4)將工具頭水平移至修盤區域的劃擦點正上方，并下移δ+a_p以使劃擦深度為a_p；根據需測試的劃擦速度v和劃擦點所在的劃擦半徑R，通過計算試件的設定轉速n；試件按照設定轉速n轉動，且工具頭沿徑向進給，以使磨粒在修盤區域劃擦形成螺旋形劃痕，劃擦過程中工具頭瞬間與試件脫離，脫離瞬間工具頭頂端的瞬時線速度高于試件轉動線速度，以“凍結”脫離瞬間磨粒與試件的接觸狀態；此過程中通過與工具頭相連的測量系統采集劃擦過程中的數據。

一實施例中：所述磨粒為金剛石、CBN、氧化物陶瓷或氮化物陶瓷，磨粒形狀為球形、圓錐形或多棱錐形；該磨粒通過機械夾持、電鍍或釬焊固接在工具頭頂端；所述工具頭為壓頭。