[發明專利]一種固結磨具硬度檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請號: 201811253224.8
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109187246B
• 公開（公告）日: 2023-09-22
• 發明（設計）人: 周煉;鄭楠;韋前才;陳賢華;謝瑞清;廖德鋒;趙世杰;李潔;張清華;王健;許喬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;B24B49/00
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

本發明涉及一種固結磨具硬度檢測裝置，包括：基座，基座上具有貫穿的操作空間；基座底部遠離操作空間的位置安裝有可升降高度支腿；水平推動機構，水平推動機構安裝于基座頂部，且不覆蓋操作空間；下壓推動機構，下壓推動機構豎直布置，可滑動于水平推動機構上，且其底部延伸至操作空間內；壓頭，壓頭安裝于下壓推動機構底部，且位于操作空間內可沿豎直方向和水平方向上移動；及控制器，控制器電性連接水平推動機構和下壓推動機構。本發明還提供了一種檢測方法，控制方便、噪音小，適合在光學加工現場高潔凈環境下應用；控制器通過內部程序控制推動器工作，控制精確，測量精度高。

技術領域

本發明涉及光學超精密磨削/研磨加工技術領域，更具體的說是涉及一種固結磨具硬度檢測裝置及其檢測方法。

背景技術

在光學元件超精密磨削加工過程中，采用超硬磨料固結磨具，如金剛石砂輪，實現復雜曲面光學元件的成形加工，具有材料去除速率快、成形精度高等優點。但是，固結磨具的硬度，即磨料從磨具表面脫落的難易程度，對元件的加工質量，尤其是亞表面缺陷質量存在重要的影響。磨具硬度太低，磨料容易從磨具表面脫落成為游離顆粒，在磨削力的作用下被擠入光學元件表面，形成深裂紋缺陷；同時也導致磨具磨損嚴重，增加制造成本。磨具硬度太高，加工過程中磨具的自銳效果不明顯，磨具表面氣孔堵塞嚴重，會使磨削力急劇增加，除了影響成形精度外，也會使元件亞表面缺陷層深度增大。因此，在光學元件超精密磨削加工之前，使用相應的技術手段準確測量磨具的硬度，并根據具體工藝條件選取合適硬度的磨具，對提高光學元件的加工精度與表面質量，降低制造成本，具有重要的工程應用價值。

我國國家標準GB/T?2490-2007提供了兩種檢測粒度范圍在F36-F1200之間的陶瓷結合劑和樹脂結合劑固結磨具硬度的方法。第一種方法采用噴砂硬度機，使用一定壓強的壓縮空氣，將一定粒度的石英石高壓噴至磨具表面，然后測量磨具表面被石英砂沖擊產生的凹坑深度來獲得磨具的硬度。該方法操作簡單，但在光學超精密加工現場，石英砂顆粒極大地降低環境的潔凈度，影響元件的加工質量。第二種方法采用洛氏硬度計，在一定的載荷下，使用球形壓頭在磨具表面靜態印壓出一個凹坑，通過測量凹坑深度來反映磨具的硬度。該方法得到的是磨具表面結合劑的靜態硬度，不能準確表面磨料從磨具表面脫落的難易程度。

采用納米壓痕儀在磨具表面進行劃痕實驗，可以準確獲得磨具的硬度。但該方法需要價格高昂的納米壓痕儀，并且光學加工現場的高濕度環境也不適合納米壓痕儀的長期使用，因此該方法也難以實現磨具硬度的在位測量。

中國專利CN?101183062?A公開了一種半固著磨粒磨具硬度的檢測方法。該方法使用邵氏硬度計，在保持壓足與磨具表面平行時，將壓針垂直壓入磨具表面，保持壓足與磨具完全接觸后1s內讀取硬度計的讀數，即可獲得磨具的硬度值。同樣，該方法測量得到的是磨具表面結合劑的靜態硬度，不能完全表面磨粒從磨具表面脫落的難易程度。

中國專利CN?203732382?U公開了一種敲擊法砂輪硬度檢測系統，使用敲擊器敲擊砂輪后，通過粘接在砂輪上的振動傳感器，獲得砂輪受擊振動的模態信息，間接反映砂輪的硬度。劉芳、焦金旭(參考文獻：劉芳，焦金旭.基于聲學原理陶瓷砂輪硬度表征方法的探討[J],中原工學院學報,2014,25(3):33-37)通過敲擊砂輪并采集砂輪的聲信號，提取特征參數降噪處理后得到相對純凈的砂輪振動波形，以此間接反映砂輪的硬度。該兩種方法均采用物理信號間接測量磨具的硬度，不能直觀表征磨粒從磨具表面脫落的難易程度。

中國專利CN?204330511?U和CN?206095841?U均采用噴砂的方法來測量磨具的硬度，同樣也不適合光學加工現場高潔凈環境的要求。

因此，如何提供一種能夠應用到光學超精密加工現場直接、準確測量磨具硬度的裝置是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種固結磨具硬度檢測裝置，解決了上述技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：