[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

说明书

本发明公开了一种单颗磨粒高速连续划擦干涉行为测试机及其应用，主要包括固定座，工作台，电主轴，试件，X向进给装置，Z向进给装置，夹紧装置，工具头，修盘装置，测量系统，对刀仪等；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。本发明可以在高速条件下准确测得单颗磨粒划擦力，测试精度较高，能够模拟高速磨削过程磨粒间的干涉行为，相关测试结果可用于磨削机理的深入研究以及磨削参数的优化。

技术领域

本发明属于机械加工中的材料测试及精密与超精密加工领域，具体涉及一种单颗磨粒高速连续划擦干涉行为测试机及其应用。

背景技术

磨削过程可以看作是磨具表面大量排列参差不齐，分布不规则的形状各异的磨粒共同完成的切削过程。在科学研究中，常把复杂现象抽象成一种简化的模式，来探讨一些本质的问题。构成砂轮的细小磨粒的切削作用是磨削加工的基础，单颗磨粒切削作为磨削加工的基本模式，成为认识复杂磨削作用的一种重要手段。实际磨削过程中，砂轮等磨具上的磨粒在已加工表面的同一位置上发生干涉，使磨粒去除材料的形式复杂化，因此磨粒加工中已加工表面的形成往往是同一位置上多颗磨粒切削、耕犁或划擦作用的结果，因此研究多颗磨粒在表面上的干涉作用对分析磨削过程中的力、温度、材料的成屑机理以及工件加工表面质量具有重要的指导意义。

许多学者在单颗磨粒划擦实验上做了大量的工作，发展了相关的试验方法及其装置，但是由于试验手段和试验装置的欠缺，都没有考虑多颗磨粒相互干涉的影响，多颗磨粒相互干涉的研究还大多停留在仿真阶段，如利用布尔运算仿真磨粒干涉过程的材料去除，或利用数值仿真方法对多颗磨粒的干涉过程进行建模分析。也有少量研究多颗磨粒相互干涉影响的装置，如将多颗磨粒以一定的相对角度和径向间距排列，划擦的时候产生干涉的效果，但是多颗磨粒在径向间距上的排列误差较大(分辨率10μm)，因此多颗磨粒发生干涉时，实际干涉量的控制精度不高于10μm，因此只能进行一些大尺寸(大于100μm)磨粒的干涉测试，同时设备结构复杂，调整过程很大程度上依赖于操作者的经验，没有实现自动化调整及位置反馈控制，因而难以实现高精度的干涉行为测试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种单颗磨粒高速连续划擦干涉行为测试机及其应用，可以实现通过单颗磨粒做出多颗磨粒的划擦干涉行为，且设备结构简单，磨粒干涉量的控制精度高；相关测试结果可以用于磨削加工机理和磨削表面形成过程的深入研究，从而优化磨削加工参数，提高产品质量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，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；