[發(fā)明專利]一種球形磨頭預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒劃擦快停測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610078090.5
• 申請(qǐng)日: 2016-02-04
• 公開（公告）號(hào): CN105699292B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜峰;張濤;言蘭;徐西鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/06
• 分類號(hào): G01N19/06
• 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

本發(fā)明公開了一種球形磨頭預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒劃擦快停測(cè)試方法，屬于機(jī)械加工中的材料性能測(cè)試及精密與超精密加工領(lǐng)域，將硬脆試件固定并進(jìn)行在線動(dòng)平衡，采用球形磨頭進(jìn)行修盤，達(dá)到所需的端面跳動(dòng)以及粗糙度要求；試件以指定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，頂端固接有單顆磨粒的工具頭以指定切深徑向進(jìn)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(shí)現(xiàn)單磨粒劃擦過程中磨粒和試件接觸狀態(tài)的“凍結(jié)”，通過三維形貌測(cè)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(guān)機(jī)理，進(jìn)而為磨削等磨粒加工過程材料去除機(jī)理的深入研究提供手段。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械加工中的材料性能測(cè)試及精密與超精密加工領(lǐng)域，具體涉及一種球形磨頭預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒劃擦快停測(cè)試方法。

背景技術(shù)

快停測(cè)試方法也叫快速落刀測(cè)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(qū)域，從而“凍結(jié)”在刀具或磨粒退出瞬時(shí)與試件的接觸狀態(tài)，保持試件材料變形瞬間的狀態(tài)被記錄下來，并且不被后續(xù)的加工過程破壞。這個(gè)變形瞬間可以通過后續(xù)的金相制樣和顯微觀察進(jìn)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(jī)理，在金屬切削領(lǐng)域已有多種快停裝置被開發(fā)出來，相應(yīng)的測(cè)試結(jié)果也在相關(guān)論文中有報(bào)道，但是在磨削領(lǐng)域中，用于單顆磨粒劃擦的快停測(cè)試方法還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種球形磨頭預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒劃擦快停測(cè)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(qū)域，實(shí)現(xiàn)單磨粒劃擦過程中磨粒和試件接觸狀態(tài)的“凍結(jié)”，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(guān)機(jī)理，進(jìn)而為磨削等磨粒加工過程材料去除機(jī)理的深入研究提供手段。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種球形磨頭預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒劃擦快停測(cè)試方法，包括：

1)將硬脆試件固定在電主軸上，試件可通過電主軸旋轉(zhuǎn)；對(duì)該試件進(jìn)行在線動(dòng)平衡；

2)采用球形磨頭對(duì)該試件進(jìn)行修盤，以在試件表面形成端面跳動(dòng)量?jī)?yōu)于IT1級(jí)，表面平均粗糙度Ra優(yōu)于10nm的修盤區(qū)域，具體步驟如下：

2-1)球形磨頭粗加工修盤：修盤的同時(shí)對(duì)球形磨頭和試件進(jìn)行冷卻，修盤時(shí)試件的轉(zhuǎn)速范圍為3000～10000rpm，球形磨頭以8000～20000rpm的轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，同時(shí)從試件外側(cè)以10～50μm的切深沿試件徑向進(jìn)給，進(jìn)給速度范圍為0.4～1.2mm/s，進(jìn)給距離為試件直徑的1/4～1/2；

2-2)球形磨頭精加工修盤：修盤的同時(shí)對(duì)球形磨頭和試件進(jìn)行冷卻，修盤時(shí)試件的轉(zhuǎn)速范圍為3000～10000rpm，球形磨頭以8000～20000rpm的轉(zhuǎn)速自轉(zhuǎn)，同時(shí)從試件外側(cè)以2～10μm的切深沿試件徑向進(jìn)給，進(jìn)給速度范圍為0.1～0.3mm/s，進(jìn)給距離為試件直徑的1/4～1/2；

3)球形磨頭觸碰對(duì)刀儀，確定修盤區(qū)域與對(duì)刀儀對(duì)刀平面的高度差h₀；將球形磨頭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(duì)刀儀，再將工具頭沿試件旋轉(zhuǎn)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(qū)域上方δ處，完成對(duì)刀；

4)將工具頭水平移至修盤區(qū)域的劃擦點(diǎn)正上方，并下移δ+a_p以使劃擦深度為a_p；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，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(shí)線速度高于試件轉(zhuǎn)動(dòng)線速度，以“凍結(jié)”脫離瞬間磨粒與試件的接觸狀態(tài)；此過程中通過與工具頭相連的測(cè)量系統(tǒng)采集劃擦過程中的數(shù)據(jù)。