[发明专利]一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备及其使用方法

权利要求书

1.一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于：包括被测试试件(4)及对被测试试件(4)进行加工的工具头(5)；还包括基座系统、电磁激振系统和压力传感器(6)；

所述被测试试件(4)固接在基座系统上；所述电磁激振系统装接在基座系统上；所述工具头(5)固接在电磁激振系统上；所述压力传感器(6)与工具头(5)相连；

通过基座系统调节被测试试件(4)与工具头(5)的相对位置；通过电磁激振系统使工具头(5)发生振动从而实现工具头(5)对被测试试件(4)进行划擦；通过压力传感器(6)检测工具头(5)与被测试试件(4)间压力的动态变化；通过声发射系统(14)检测被测试试件(4)达到破坏时的信号。

2.根据权利要求1所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于：

所述基座系统包括光学平板(1)，X轴滑台(3)，Y轴滑台(2)和Z轴滑台(10)；Y轴滑台(2)滑动装接在光学平板(1)上且可沿Y轴方向滑动；X轴滑台(3)滑动装接在Y轴滑台(2)上且可沿X轴方向滑动；所述被测试试件(4)固接在X轴滑台(3)；Z轴滑台(10)滑动装接在光学平板(1)上且可沿Z轴方向滑动；所述X轴方向、Y轴方向与Z轴方向两两垂直；通过X轴滑台(3)、Y轴滑台(2)和Z轴滑台(10)使被测试试件(4)和工具头(5)可在X轴方向、Y轴方向与Z轴方向上移动从而调节被测试试件(4)与工具头(5)的相对位置；

所述电磁激振系统包括交流线圈(11)，永磁体(12)和弹簧(13)；电磁激振器支架(9)装接在Z轴滑台(10)，永磁体(12)装接在电磁激振器支架(9)；交流线圈(11)固接在电磁激振器外壳(8)上；所述工具头(5)固接在连接杆(7)上；通过交流线圈(11)产生振动并通过电磁激振器外壳(8)和连接杆(7)传递至工具头(5)以使工具头(5)发生振动从而实现工具头(5)对被测试试件(4)进行划擦；

所述压力传感器(6)装接在工具头(5)与连接杆(7)之间；

所述声发射系统(14)安装在被测试试件(4)内部。

3.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于：所述工具头(5)形状根据所需被测试试件(4)的表面织构截面形状要求设定，所述工具头(5)材质根据被测试试件(4)材质选择。

4.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于：所述连接杆(7)为带锥度螺钉；所述连接杆(7)螺接在电磁激振器外壳(8)上。

5.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于：所述X轴滑台(3)由步进电机驱动，其步进精度优于0.35μm；所述Y轴滑台(2)由步进电机驱动，其步进精度优于0.35μm；所述Z轴滑台(11)由步进电机驱动，其步进精度优于0.35μm。

6.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备，其特征在于：所述电磁激振器的性能参数为：振动频率f＝0～20000Hz，振幅范围为0～5mm。

7.根据权利要求2所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备的使用方法，其特征在于：包括：

1)通过X轴滑台(3)和Y轴滑台(2)调整被测试试件(4)在X轴方向与Y轴方向上的位置使其正对工具头(5)；

2)通过Z轴滑台(10)调整工具头(5)在Z轴方向上的位置使其与被测试试件(4)刚好接触；

3)根据所需划擦载荷的大小，继续移动Z轴滑台(11)使工具头(5)压入被测试试件(4)；

4)根据划擦工况的具体要求，调整电磁激振系统的振动频率和振幅并确定X轴滑台(3)和/或Y轴滑台(2)的移动速度，启动电磁激振系统使工具头(5)发生振动并根据需要同时使X轴滑台(3)和/或Y轴滑台(2)移动以对被测试试件(4)进行划擦。

8.根据权利要求7所述的一种模拟多种工况的光学表面抗划痕性能测试设备的使用方法，其特征在于：还包括：

5)通过移动Z轴滑台(10)抬起工具头(5)，根据所需的实际工况，调整X轴滑台(3)和/或Y轴滑台(2)的位置，重复所述步骤3)-4)一次或多次，从而模拟多种工况进行划痕测试。