[發(fā)明專利]一種單顆磨粒高速連續(xù)劃擦試驗機及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610077965.X
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105717030B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜峰;張濤;言蘭;徐西鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗機，其特征在于：包括：

固定座；

水平布置的工作臺，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；

試件，固接在電主軸頂部且與電主軸同軸，通過電主軸帶動試件旋轉(zhuǎn)；

X向進給裝置，裝接在工作臺，且進給方向垂直于電主軸回轉(zhuǎn)軸線并沿試件徑向進給；

夾緊裝置，裝接在X向進給裝置；

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)軸線方向進給的微分頭，固接在夾緊裝置；

用于對試件表面進行修盤的修盤裝置，可裝拆地裝接在夾緊裝置；

用于采集劃擦過程數(shù)據(jù)的測量系統(tǒng)，與工具頭相連；

對刀儀，固接在工作臺，該對刀儀上設(shè)有用于調(diào)節(jié)對刀儀的Z軸設(shè)定器；

通過修盤裝置對試件表面修盤后，電主軸帶動試件旋轉(zhuǎn)，通過微分頭和X向進給裝置帶動工具頭以一定切深沿試件徑向進給，磨粒在試件表面劃擦形成螺旋形劃痕，測量系統(tǒng)在此過程中采集數(shù)據(jù)；

所述固定座包括上下固接的床身與底座；所述工作臺固接在床身頂部；所述電主軸固接在床身；

所述工作臺與固定座之間設(shè)有一能調(diào)平和支撐工作臺的調(diào)整裝置；

所述工作臺上固接有支撐架，該支撐架包括對稱設(shè)置的長度不等的兩個支撐臂，較短的支撐臂與工作臺之間設(shè)有一能調(diào)整較短支撐臂高度的微調(diào)裝置；所述X向進給裝置固定在該兩個支撐臂頂部；通過微調(diào)裝置調(diào)整較短支撐臂高度以調(diào)節(jié)X向進給裝置進給方向；所述微調(diào)裝置的最小位移分辨率優(yōu)于10nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗機，其特征在于：所述電主軸旋轉(zhuǎn)的端面跳動量和徑向跳動量均小于1μm，且其最大轉(zhuǎn)速不低于5000rpm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗機，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；該磨粒通過壓頭、釬焊、電鍍固接在工具頭頂端。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗機，其特征在于：X向進給裝置的進位精度優(yōu)于0.1μm；微分頭的最小分度值不大于0.5μm；Z軸設(shè)定器的定位精度優(yōu)于0.1μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗機，其特征在于：所述測量系統(tǒng)為測力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號連接的測力儀、聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號放大器；所述工具頭與測力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接；所述測力儀的固有頻率高于4KHz，測力精度優(yōu)于0.01N；所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣速度高于2M/s。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗機，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通過兩個內(nèi)六角螺釘上下裝接在一起，且二者內(nèi)設(shè)有上下貫通且相互連通的圓孔，該圓孔下部開口處向內(nèi)縮口形成臺階結(jié)構(gòu)；刀桿適配滑動裝接在圓孔內(nèi)且可在圓孔內(nèi)上下移動，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且下端面設(shè)有螺紋孔；所述工具頭尾部為外螺紋結(jié)構(gòu)，通過該外螺紋結(jié)構(gòu)與刀桿的螺紋孔相配以使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；通過微分頭旋轉(zhuǎn)且心軸向下頂?shù)值稐U以使刀桿向下移動；凸環(huán)結(jié)構(gòu)與臺階結(jié)構(gòu)之間還設(shè)有用于使刀桿向上復(fù)位的彈性件。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單顆磨粒連續(xù)劃擦試驗機，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，修盤刀桿適配滑動裝接在夾緊裝置之圓孔內(nèi)且可在圓孔內(nèi)上下移動；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力頭和單點磨頭。