[发明专利]用于材料切削性能测试的测试仪器和测试方法

权利要求书

1.一种用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，包括工作台(1)、切削机构(2)、试样片固定机构(3)、测力传感器(4)、试样片移动机构(5)和控制器，所述试样片移动机构包括沿竖直方向安装于所述工作台上的直线滑轨(51)、驱动所述直线滑轨的步进电机(52)和安装于所述直线滑轨的滑座(511)上的支撑块(53)，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的顶部，所述试样片固定机构安装于所述测力传感器的承重面上，待测试的试样片(7)安装于所述试样片固定机构的顶部；所述切削机构包括切削头(21)、驱动所述切削头转动的驱动机构(22)和固定架(23)，所述固定架安装于所述工作台上，所述驱动机构安装于所述固定架上，并使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上方，所述驱动机构位于所述试样片固定机构的一侧；所述步进电机、所述测力传感器、所述驱动机构均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述切削头为金刚砂车针，所述驱动机构为牙科高速手机，所述金刚砂车针可拆卸安装于所述牙科高速手机的机头上。

3.根据权利要求2所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述固定架包括直立块(231)和夹持座(232)，所述夹持座包括夹持底块(2321)和夹持顶块(2322)，所述直立块通过紧固件安装于所述工作台上，所述直立块上形成有沿竖直方向的滑槽(2311)，所述夹持座通过穿设于所述滑槽内的若干紧固件可拆卸安装于所述直立块上，所述夹持底块与所述夹持顶块通过紧固件固定在一起，且所述夹持底块与所述夹持顶块之间形成第一夹口，所述牙科高速手机的机身安装于所述第一夹口内。

4.根据权利要求2所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述试样片固定机构包括第一夹持块(31)和第二夹持块(32)，所述第一夹持块与所述第二夹持块通过紧固件固定在一起，且所述第一夹持块与所述第二夹持块之间形成第二夹口，所述试样片底部安装于所述第二夹口内，并使所述试样片的顶部高于所述第一夹持块和所述第二夹持块的顶部。

5.根据权利要求2所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述支撑块呈L型，所述支撑块的竖直部分通过紧固件可拆卸安装于所述直线滑轨的滑座上，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的水平部分上。

6.一种用于材料切削性能测试的测试方法，应用权利要求1-5任一项所述的用于材料切削性能测试的测试仪器进行切削性能测试，其特征在于，包括如下步骤：

1)将待测试的试样片安装于所述试样片固定机构上，并将所述切削头安装于所述驱动机构上，使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上表面；

2)在所述控制器的控制下，所述驱动机构驱动所述切削头高速旋转，且所述步进电机驱动所述直线滑轨的滑座上行，并依次经由所述支撑块、所述测力传感器和所述试样片固定机构带动所述试样片上行，使所述试样片接触所述切削头并向所述切削头方向按步移动进行切削；

3)所述测力传感器输出所述试样片按步移动的受力值给所述控制器，所述控制器根据预设的受力阈值，判断当前受力值是否超过所述受力阈值；在当前受力值超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向远离所述切削头方向按步移动；在当前受力值未超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向所述切削头方向按步移动，直至切削深度到达预设目标值，切削结束；

4)所述控制器将整个切削过程中产生的数据生成切削数据文件，并保存在存储介质中，所述切削数据文件包括所述步进电机运转的总步数数据、切削深度数据和每步受力值数据；

5)采用数据分析软件对所述切削数据文件进行分析，画出表征试样片的切削性能的曲线图。

7.根据权利要求6所述的用于材料切削性能测试的测试方法，其特征在于，所述曲线图的x轴为切削移动的路径长度，所述曲线图的y轴是对应x轴的两个数据，其中一个是切削深度，另一个是受力值，根据所述曲线图计算出作为评价试样片材料的切削性能的特征参数。

8.根据权利要求7所述的用于材料切削性能测试的测试方法，其特征在于，所述特征参数包括切削移动的路径长度、受力曲线的全部峰的数量、受力曲线的全部峰的最大峰值、受力曲线的全部峰的平均峰值、切削做功、受力曲线的大峰的数量、受力曲线的大峰的平均值、停留位置最大峰值、停留位置峰数和停留位置最大峰值外的平均峰值。