[发明专利]金刚石工具胎体对金刚石把持力的原位测量装置和方法

说明书

金刚石工具胎体对金刚石把持力的原位测量装置和方法，涉及金刚石工具测试领域，装置包括外壳、加载与测试系统、把持力测量夹具及激光定位与加工系统，加载与测试系统包括施力装置、力传感器、第一转接头、上下微调装置、旋转调整装置及第二转接头，把持力测量夹具第一卡盘、第二卡盘、左右微调装置及前后微调装置，激光定位与加工系统包括激光器及激光器支架，本发明采用光学方式定位，通过激光在金刚石表面加工沟槽，同时采用机械夹持的方式，避免了制备复杂的把持力试样，可以在金刚石工具上原位进行测量，并直接得到把持力数值，可以准确的评估金刚石工具的胎体对金刚石把持力，为金刚石工具的胎体材料优化设计和金刚石处理提供参考。

技术领域

本发明涉及金刚石工具测试领域，尤其涉及一种金刚石工具胎体对金刚石把持力的原位测量装置和方法。

背景技术

把持力是指金刚石工具中，胎体对金刚石的表面吸附力、机械咬合力与化学结合力。胎体对金刚石的把持力决定了该金刚石的服役时长。金刚石的提前脱落降低了金刚石工具的工作寿命，同时金刚石颗粒如果不能按时脱落则会降低金刚石工具的工作效率，因此把持力是金刚石工具的工作寿命和性能的重要指标。目前有关把持力的分析手段主要是通过数值模拟和结构观察等方式进行，只能定性的分析并假设把持力数值的大小，并不能很好的预测稳态下胎体对金刚石的把持效果，更不能预测冲击载荷下把持力大小。

现有的把持力测试方法主要分为直接测量和间接折算两种方式。V.P Umanskii等人提出了测量胎体材料与金刚石的界面强度，他们将界面强度抽象为拉应力和切应力两种。申请号CN201610642782.8的专利文献中公开了一种应力环的测试方法，其可以实现定量的测量。但是上述方法都是求得一个力学数值，仍不能实现直接测量胎体对金刚石的把持力大小。申请号CN107505263A的专利文献中公开了一种陶瓷结合剂对磨料把持力检测的方式，其思想是采用如抗拉强度、抗折强度间接折算把持力的大小。申请号CN104483056A的专利文献中公开了一种超硬磨料动态把持力测试系统及方法，其可以测试水平和竖直方向的力，并将其合力定义为把持力，其本质仍然是间接获得把持力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对金刚石工具把持力较难原位直接测量的问题，提供一种金刚石工具胎体对金刚石把持力的原位测量装置和方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提出了一种金刚石工具胎体对金刚石把持力的原位测量装置，其特征在于，包括：外壳、加载与测试系统、把持力测量夹具及激光定位与加工系统，

所述加载与测试系统包括施力装置、力传感器、第一转接头、上下微调装置、旋转调整装置及第二转接头，所述施力装置设置在外壳的内顶部中央位置，施力装置通过位于其内部的液压缸驱动，实现向下的给进运动和向上的退回运动；所述力传感器的一端与施力装置相连接，力传感器的另一端与第一转接头相连接，同时力传感器与控制终端相互通信连接；第一转接头由多段转接头单元串联组合而成，其为可伸缩式结构；所述上下微调装置及旋转调整装置通过自锁螺母配合螺栓固定在一起，并通过基座固定在外壳的内底部中心位置；所述第二转接头设置在旋转调整装置上，第二转接头由多段转接头单元串联组合而成，其为可伸缩式结构；

所述把持力测量夹具包括第一卡盘、第二卡盘、左右微调装置及前后微调装置，所述第一卡盘安装在第一转接头上，第一卡盘的卡爪夹持端镶嵌有夹持体；所述第二卡盘设置在左右微调装置上；所述左右微调装置设置在前后微调装置上；所述前后微调装置设置在第二转接头上；

所述激光定位与加工系统包括激光器及激光器支架，所述激光器安装在激光器支架，激光器上设置有光路输出口及工业相机；所述激光器支架与外壳相连。

所述夹持体嵌入卡爪的深度大于其露出卡爪的高度。

所述夹持体远离卡爪一端端部厚度小于20微米。

所述左右微调装置和前后微调装置采用滑动导轨或滚动导轨。