[发明专利]一种高速单点划擦试验装置及试验方法

权利要求书

1.一种高速单点划擦试验装置，其特征在于包括：多层结构砂轮、高速平面磨床、测力仪、夹具和试样；

所述高速平面磨床包括工作台和进给系统，实现工作台相对于砂轮的轴向、径向和切向进给；

所述多层结构砂轮沿砂轮基体的轴向分布着多层不同粒径的磨削层，磨削层与磨削层之间设有凹槽，凹槽中设有3个对称分布的螺纹孔，用于安装金刚石压头；所述测力仪固定在高速平面磨床的工作台上；所述试样通过夹具装夹固定于测力仪上；

通过多层结构砂轮的磨削层对试样表面进行粗磨、精密和抛光，以获得与砂轮表面曲率相同的光滑圆弧凹面；通过砂轮的高速旋转和轴向进给运动，使得金刚石压头在抛光后的试样表面产生固定切深的划痕；所述测力仪通过信号放大和数据采集获得试样划擦力数据。

2.根据权利要求1所述的一种高速单点划擦装置，其特征在于:所述磨削层为三层，分别为粗粒度磨削层、细粒度磨削层和抛光层。

3.根据权利要求1所述的一种高速单点划擦装置，其特征在于：所述多层不同粒径的磨削层的磨粒粒度和材料特性可变，以获得不同程度的试样表面。

4.根据权利要求1所述的一种高速单点划擦装置，其特征在于：凹槽有多种固定金刚石压头的角度，以进行多种角度的划擦试验。

5.根据权利要求1所述的一种高速单点划擦装置，其特征在于：所述凹槽上可以安装单颗金刚石压头，进行单颗磨粒划擦试验；

或者所述凹槽上安装多颗交错的金刚石压头，用于划擦干涉试验；

或者通过磨床的轴向进给，实现同一颗金刚石压头的可控间距多次干涉划擦试验。

6.根据权利要求1所述的一种高速单点划擦装置，其特征在于：还包括声发射传感器或高速摄像机，用于对高速划擦过程进行观测。

7.一种权利要求2-6中任一项所述的划擦装置的试验方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1，将多层结构砂轮安装在高速磨床上，并调节砂轮的动平衡；

步骤2，采用夹具将试样固定在测力仪上；

步骤3，将测力仪固定在磨床的进给平台上；

步骤4，磨床主轴转动带动砂轮旋转，控制进给使砂轮粗粒度磨削层对准试样，对试样进行表面的粗磨，得到表面较为粗磨的凹形圆弧面；

步骤5，通过磨床的轴向进给，更换到砂轮的细粒度磨削层，对粗磨圆弧面进行精磨；

步骤6，通过磨床的轴向进给，更换到砂轮的抛光层，对精磨后圆弧面进行抛光，获得与砂轮曲率相同的光滑圆弧凹面；

步骤7，将金刚石压头固设在砂轮上，调节动平衡后对刀，设置划擦深度和砂轮转速，使得金刚石压头对试样圆弧面的高速划擦，通过测力仪将试样受力信号收集到电脑中；

步骤8，通过控制磨床进给，将压头退出。