[发明专利]互为基准法预修硬脆试件的单颗磨粒划擦快停测试方法

摘要

本发明公开了互为基准法预修硬脆试件的单颗磨粒划擦快停测试方法，属于机械加工中的材料性能测试及精密与超精密加工领域，先将硬脆试件进行背衬，采用互为基准法对该试件和背衬进行处理，达到测试所需的表面质量与平行度要求；试件以指定转速旋转，顶端固接有单颗磨粒的工具头以指定切深径向进给划擦，在试件端面形成螺旋形划痕，划擦过程中工具头与试件瞬间脱离，实现单磨粒划擦过程中磨粒和试件接触状态的“冻结”，通过三维形貌测量和显微观察，可以更好的了解磨粒去除材料过程中的材料变形、已加工表面形成、界面摩擦等相关机理，进而为磨削等磨粒加工过程材料去除机理的深入研究提供手段。

主权项

1.互为基准法预修硬脆试件的单颗磨粒划擦快停测试方法，其特征在于：包括：1)将硬脆试件与有色金属背衬固接在一起；2)对试件端面进行研磨抛光，使其平面度达到IT1级，表面粗糙度Ra优于10nm；3)将试件与背衬固定在电主轴上且背衬向上，试件与背衬可通过电主轴旋转；对试件与背衬进行在线动平衡；4)采用金刚石单点刀具对该背衬进行修盘，以在背衬表面形成端面跳动量优于IT1级，表面平均粗糙度Ra优于10nm的修盘区域，且背衬表面修盘区域与试件端面的平行度在IT1级以内，具体步骤如下：4‑1)聚晶金刚石单点车刀修盘：立式车削模式，修盘时背衬的转速范围为2000～10000rpm，聚晶金刚石单点车刀从背衬外侧以10～50μm的切深沿背衬径向进给，进给速度范围为0.4～1.2mm/s，进给距离为背衬直径的1/4～1/2；4‑2)单晶金刚石单点车刀修盘：立式车削模式，修盘时背衬的转速范围为2000～10000rpm，单晶金刚石单点车刀从背衬外侧以2～10μm的切深沿背衬径向进给，进给速度范围为0.1～0.3mm/s，进给距离为背衬直径的1/4～1/2；5)取下试件与背衬，翻转，再次将试件与背衬固定在电主轴上且试件向上，试件与背衬可通过电主轴旋转；对试件与背衬进行在线动平衡；6)金刚石单点刀具触碰对刀仪，所述对刀仪的定位精度优于0.1μm；确定试件端面与对刀仪对刀平面的高度差h0；将金刚石单点刀具更换为顶端固接有单颗磨粒的工具头，工具头顶端的磨粒触碰对刀仪，再将工具头沿试件与背衬旋转的轴向方向上移h0+δ，以使工具头顶端的磨粒位于试件端面上方δ处，完成对刀；7)将工具头水平移至试件端面的划擦点正上方，并下移δ+a_p以使划擦深度为a_p；根据需测试的划擦速度v和划擦点所在的划擦半径R，通过计算试件与背衬的设定转速n；试件与背衬按照设定转速n转动，且工具头沿径向进给，以使磨粒在试件端面划擦形成螺旋形划痕，划擦过程中工具头瞬间与试件脱离，脱离瞬间工具头顶端的瞬时线速度高于试件转动线速度，以“冻结”脱离瞬间磨粒与试件的接触状态；此过程中通过与工具头相连的测量系统采集划擦过程中的数据。