[实用新型]一种单颗磨粒高速变深度划擦试验机

说明书

本实用新型公开了一种单颗磨粒高速变深度划擦试验机，包括床身、电主轴模块、X向、Z向直线电机、工件夹具、工件和单颗磨粒。该电主轴模块带动工件夹具转动，该工件装接在工件夹具；该X向直线电机包括X向定子和X向动子，该X向动子能相对X向定子沿横梁移动；该Z向直线电机包括Z向定子和Z向动子，该Z向动子能相对Z向定子沿Z向移动，该Z向动子上装接有单颗磨粒，该单颗磨粒和工件配合实现划擦试验。它具有如下优点：电主轴模块带动工件夹具及工件夹具上的工件绕Z向旋转，X向直线电机带动单颗磨粒沿X轴进给，通过工件旋转和单颗磨粒进给使划擦轨迹成螺旋形划痕，它将球‑盘划摩擦和直线划擦结合在一起。

技术领域

本实用新型涉及精密超精密加工技术领域，尤其涉及一种单颗磨粒高速变深度划擦试验机。

背景技术

磨削加工因其加工精度高，加工表面质量好等优势已经成为硬脆材料主流的加工工艺。单颗磨粒是磨削加工过程去除材料的基本单元，研究单颗磨粒与工件之间的作用机制是研究复杂磨削过程的基础，因此单颗磨粒划擦已经成为研究磨削过程的一种重要的试验技术。传统的划擦试验机无法实现高速划擦或在高速划擦时极不稳定，主要存在以下几个问题：

(1)工件的端面跳动和振动限制了划擦速度；

(2)钟摆式划擦可以获得与磨削过程相同水平的划擦速度，但是试验过程中单颗磨粒与工件的接触长度极短、划擦深度变化较快，很难准确采集划擦过程的划擦力等各个物理量，且由于划擦深度变化较快导致工件材料的变形过程极不稳定，对准确获取材料去除机理带来了挑战。

实用新型内容

本实用新型提供了一种单颗磨粒高速变深度划擦试验机，其克服了背景技术中所存在的不足。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：单颗磨粒高速变深度划擦试验机，包括床身、电主轴模块、X向直线电机、Z向直线电机、工件夹具、工件和单颗磨粒；该床身上固设工作台面和进给轴支撑架，该进给轴支撑架具有位于工作台面之上的横梁；该电主轴模块能转动装设在床身且轴线沿Z轴布置，该电主轴模块输出端自下往上穿过工作台面，该工件夹具位于工作台面上且固接在电主轴模块输出端以能通过电主轴模块带动工件夹具转动，该工件装接在工件夹具；该X向直线电机水平装配在进给轴支撑架的横梁上且包括X向定子和X向动子，该X向动子能相对X向定子沿横梁移动；该Z向直线电机垂直装配在X向直线电机的X向动子上且包括Z向定子和Z向动子，该Z向动子能相对Z向定子沿Z向移动，该Z向动子上装接有单颗磨粒，该单颗磨粒和工件配合实现划擦试验。

一实施例之中：该电主轴模块包括主轴箱体和通过静压轴承能转动装接在主轴箱体内的主轴，该主轴箱体内设液压油道，通过液压油道控制主轴转动，该主轴箱体固装在床身，该主轴上具有上述输出端。

一实施例之中：该Z向动子内凹设安装腔体及由安装腔体贯穿至Z向动子底面的贯穿孔，另配设安装销，该安装销上部位于安装腔体内且固设有两沿安装销轴向间隔的挡片及滑设有一活动片，该活动片位于两挡片间且每一挡片和活动片间都顶抵有弹簧，该安装销下部滑动穿过贯穿孔，该安装销下部设磨粒夹具，该单颗磨粒装接在磨粒夹具。

一实施例之中：该单颗磨粒为摩擦球且装接在磨粒夹具。

一实施例之中：还包括电荷放大器、数采卡、计算机和进给控制系统，该安装销上部通过测力仪装接在安装腔体内，该电荷放大器连接测力仪，该数采卡连接测力仪，该计算机连接数采卡和进给控制系统以根据测力仪检测控制Z向直线电机。