式。
[0062] 根据需要，修盘的参数在如下范围内调整并进行一次或多次修盘，可以在背衬表 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，并使背衬端面修盘 区域与试件端面的平行度在IT1级以内：
[0063] 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~ 1 OOOOrpm，聚晶金刚石单点车刀从背衬外侧以10~50μπι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;或：
[0064] 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~ 1 OOOOrpm，单晶金刚石单点车刀从背衬外侧以2~1 Ομπι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。
[0065] 对比例
[0066]取硬脆试件与背衬固接，硬脆试件按照本发明实施例的处理方法处理，背衬经常 规平面精磨工艺等常规表面处理工艺加工后，将背衬端面分为两个区域，其中一个区域按 照本发明的修盘步骤进行修盘，使其表面质量达到端面跳动量优于IT1级，表面平均粗糙度 Ra优于10nm，且背衬端面修盘区域与试件端面的平行度在IT1级以内，记为修盘区域;另一 区域不进行修盘，记为未修盘区域。
[0067]将上述硬脆试件采用本发明的测试方法进行单颗磨粒连续划擦快停测试，在相同 测试参数下在试件端面形成划痕，划痕深度很小，可达到微米级。结果显示，在划痕深度很 小的情况下，在背衬的修盘区域对应的试件端面区域内，划痕形成连贯的螺旋形，呈均匀间 隔分布，检测其深度方向误差小于?μπι/lmm，表明磨粒和试件在较长划擦距离上均能持续稳 定接触，从而可以实现磨粒的高速高精度划擦快停测试;而背衬未修盘区域对应的试件端 面区域内，划痕不能形成连贯螺旋形，划痕间隔不一，划痕深浅、划痕宽度均具有肉眼可见 的差异性，表明磨粒和试件之间无法持续稳定接触，更无法用于磨粒的高速高精度划擦快 停测试。
[0068]以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依 本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
【主权项】
1. 一种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2 0 0 0~ 1 OOOOrpm，聚晶金刚石单点车刀从背衬外侧以10~50μπι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2 0 0 0~ 1 OOOOrpm，单晶金刚石单点车刀从背衬外侧以2~1 Ομπι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，确定试件端面与对刀仪对刀平面的高度差ho;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ho+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+办以使划擦深度为aP;根据需 测试的划擦速度v和划擦点所在的划擦半径R，计算试件与背衬的设定转速 η;试件与背衬按照设定转速η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。2. 根据权利要求1所述的一种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:所述磨粒为金刚石、CBN、氧化物陶瓷或氮化物陶瓷，磨粒形状为球形、圆锥 形或多棱锥形;该磨粒通过机械夹持、电镀或钎焊固接在工具头顶端;所述工具头为压头。3. 根据权利要求1所述的一种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:所述背衬为圆盘形，试件与背衬叠置固接在一起，且试件周缘不超出背衬 边缘之外。4. 根据权利要求1所述的一种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:所述背衬或试件通过真空吸盘与电主轴相连。5. 根据权利要求1所述的一种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:所述测量系统为测力和声发射系统，包括相互信号连接的测力仪、声发射 系统、数据采集卡和信号放大器;所述工具头与测力仪和声发射系统相连接。6. 根据权利要求5所述的一种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:所述测力仪的固有频率高于4KHz，测力精度优于0.01N;所述数据采集卡的 采样速度高于2M/s。7. 根据权利要求1所述的一种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:所述工具头在沿试件旋转的轴向方向和径向方向的定位精度均优于0.1μ m〇8. 根据权利要求1所述的一种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:所述对刀仪的定位精度优于0. Ιμπι。9. 根据权利要求1所述的一种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:所述步骤7)中，工具头通过高刚度弹簧或气动冲头瞬间与试件脱离。10. 根据权利要求1所述的一种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:所述工具头轴线平行于试件旋转轴线。
【专利摘要】本发明公开了一种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。
【IPC分类】G01N19/06
【公开号】CN105675491
【申请号】CN201610077974
【发明人】姜峰, 张涛, 言兰, 徐西鹏
【申请人】华侨大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月4日