[发明专利]一种单颗磨粒高速连续划擦干涉行为测试机及其应用

权利要求书

1.一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于：包括：

固定座；

水平布置的工作台，固接在固定座顶部；

垂直布置的电主轴，固接在固定座，且电主轴向上穿出工作台；

试件，固接在电主轴顶部且与电主轴同轴，通过电主轴带动试件旋转；

X向进给装置，装接在工作台，且进给方向垂直于电主轴回转轴线并沿试件径向进给；

Z向进给装置，装接在X向进给装置，且进给方向平行于电主轴回转轴线；

夹紧装置，可装拆地装接在Z向进给装置；

工具头，可装拆地装接在夹紧装置；工具头顶端固接有磨粒；

用于对试件表面进行修盘的修盘装置，可装拆地装接在Z向进给装置；

用于采集划擦过程数据的测量系统，与工具头相连；

对刀仪，固接在工作台，该对刀仪上设有用于调节对刀仪的Z轴设定器；

通过修盘装置对试件表面修盘后，电主轴带动试件旋转，通过Z向进给装置和X向进给装置带动工具头以一定切深沿试件径向进给，磨粒在试件表面划擦形成预定干涉程度的划痕，测量系统在此过程中采集数据；所述固定座包括上下固接的床身与底座；所述工作台固接在床身顶部；所述电主轴固接在床身；

所述工作台与固定座之间设有一能调平和支撑工作台的调整装置；

所述工作台上固接有支撑架，该支撑架包括对称设置的长度不等的两个支撑臂，较短的支撑臂与工作台之间设有一能调整较短支撑臂高度的微调装置；所述X向进给装置固定在该两个支撑臂顶部；通过微调装置调整较短支撑臂高度以调节X向进给装置进给方向；所述微调装置的最小位移分辨率优于10nm。

2.根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于：所述电主轴旋转的端面跳动量和径向跳动量均小于1μm，且其最大转速不低于5000rpm。

3.根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于：所述试件为有色金属、黑色金属或脆硬材料制成的圆盘状结构；试件通过试件夹具固接在电主轴顶部；所述试件夹具为真空吸盘、磁吸盘或机械式夹具；电主轴、试件夹具与试件三者同轴；

所述磨粒为金刚石，CBN，氧化物陶瓷或氮化物陶瓷；磨粒的形状为球形、锥形；该磨粒通过压头、钎焊、电镀固接在工具头顶端。

4.根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于：X向进给装置的进位精度优于0.1μm；Z向进给装置的进位精度优于0.1μm；Z轴设定器的定位精度优于0.1μm。

5.根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于：所述测量系统为测力仪与声发射系统，包括相互信号连接的测力仪、声发射系统、数据采集卡和信号放大器；所述工具头与测力仪和声发射系统相连接；所述测力仪的固有频率高于4KHz，测力精度优于0.01N；所述数据采集卡的采样速度高于2M/s。

6.根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于：所述夹紧装置包括：

夹具体，固接在Z向进给装置；该夹具体内设有上下布置且相互连通的沉头孔与锥孔；

拉杆，装接在夹具体沉头孔内且拉杆伸出夹具体上表面之外；该拉杆上设有轴环，至少两个止推轴承装接在拉杆上且分别紧贴轴环的端面；所述轴环与止推轴承均位于夹具之沉头孔内，且上方的止推轴承的座圈上端面略高于夹具体上表面；

端盖，固接在夹具体上表面；该端盖上设有通孔，拉杆从该通孔伸出；通过端盖将止推轴承与轴环限制在夹具体的沉头孔；

手轮，适配装接在拉杆顶端；

刀杆，该刀杆具有与锥孔适配的锥体结构，该锥体结构位于锥孔内以使刀杆与夹具体形成锥连接；刀杆适配装接在拉杆下且刀杆下部伸出夹具体下表面之外；所述工具头可装拆地螺接在刀杆下部。