中的数据，并通过信号放大器传输至数据采集卡， 再传输至计算机进行计算，可得到划擦力、声发射信号等物理量，用于研究上述各种条件下 的干设行为。
[0102] 结果显示：
[0103] (1)固定干设距离切削条件下，也即随着切削深度的增加，S为固定值，切削深度对 切削力的影响情况，相关实验结果如图9所示；
[0104] (2)固定干设距离切削条件下，切削线速度对切削力的影响情况，相关实验结果如 图10所示；
[0105] (3)干设比率对切削力的影响，相关实验结果如图11所示；
[0106] (4)不同干设比率对半径为0.1mm磨粒的切削力比的影响情况，相关实验结果如图 12所示。
[0107] 针对上述单颗磨粒干设实验结果，得出W下结论：
[0108] 1、对无氧铜材料进行了单颗磨粒高速固定干设距离切削试验，在运种条件下，单 颗磨粒切削力随着切削速度的增加而减小，随着切削深度的增加而增大，其增大趋势逐渐 减缓。
[0109] 2、对无氧铜材料进行了单颗磨粒高速不同干设比率切削试验，在运种条件下，单 颗磨粒切削力随着干设比率的增大而增大;切削力比随着干设比率的增大而减小，波动性 逐渐减小，切削稳定性逐渐增强。
[0110] W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. 一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:包括： 固定座； 水平布置的工作台，固接在固定座顶部； 垂直布置的电主轴，固接在固定座，且电主轴向上穿出工作台； 试件，固接在电主轴顶部且与电主轴同轴，通过电主轴带动试件旋转； X向进给装置，装接在工作台，且进给方向垂直于电主轴回转轴线并沿试件径向进给； Z向进给装置，装接在X向进给装置，且进给方向平行于电主轴回转轴线； 夹紧装置，可装拆地装接在Z向进给装置； 工具头，可装拆地装接在夹紧装置;工具头顶端固接有磨粒； 用于对试件表面进行修盘的修盘装置，可装拆地装接在Z向进给装置； 用于采集划擦过程数据的测量系统，与工具头相连； 对刀仪，固接在工作台，该对刀仪上设有用于调节对刀仪的Z轴设定器； 通过修盘装置对试件表面修盘后，电主轴带动试件旋转，通过Z向进给装置和X向进给 装置带动工具头以一定切深沿试件径向进给，磨粒在试件表面划擦形成预定干涉程度的划 痕，测量系统在此过程中采集数据。2. 根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:所述固 定座包括上下固接的床身与底座;所述工作台固接在床身顶部;所述电主轴固接在床身； 所述工作台与固定座之间设有一能调平和支撑工作台的调整装置； 所述工作台上固接有支撑架，该支撑架包括对称设置的长度不等的两个支撑臂，较短 的支撑臂与工作台之间设有一能调整较短支撑臂高度的微调装置;所述X向进给装置固定 在该两个支撑臂顶部;通过微调装置调整较短支撑臂高度以调节X向进给装置进给方向；所 述微调装置的最小位移分辨率优于1 Onm。3. 根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:所述电 主轴旋转的端面跳动量和径向跳动量均小于lwn，且其最大转速不低于5000rpm。4. 根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:所述试 件为有色金属、黑色金属或脆硬材料制成的圆盘状结构;试件通过试件夹具固接在电主轴 顶部;所述试件夹具为真空吸盘、磁吸盘或机械式夹具;电主轴、试件夹具与试件三者同轴； 所述磨粒为金刚石，CBN，氧化物陶瓷或氮化物陶瓷;磨粒的形状为球形、锥形；该磨粒 通过压头、钎焊、电镀固接在工具头顶端。5. 根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:X向进 给装置的进位精度优于〇.lym;Z向进给装置的进位精度优于0.1μπι;Ζ轴设定器的定位精度 优于〇. lwn。6. 根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:所述测 量系统为测力仪与声发射系统，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;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所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:所述夹 紧装置包括： 夹具体，固接在Z向进给装置;该夹具体内设有上下布置且相互连通的沉头孔与锥孔； 拉杆，装接在夹具体沉头孔内且拉杆伸出夹具体上表面之外；该拉杆上设有至少两个 止推轴承;所述止推轴承均位于夹具之沉头孔内，且上方的止推轴承的座圈上端面略高于 夹具体上表面； 端盖，固接在夹具体上表面;该端盖上设有通孔，拉杆从该通孔伸出；通过端盖将止推 轴承与轴环限制在夹具体的沉头孔； 手轮，适配装接在拉杆顶端； 刀杆，该刀杆具有与锥孔适配的锥体结构，该锥体结构位于锥孔内以使刀杆与夹具体 形成锥连接;刀杆适配装接在拉杆下且刀杆下部伸出夹具体下表面之外；所述工具头可装 拆地螺接在刀杆下部。8. 根据权利要求1所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:所述修 盘装置与工具头及刀杆替换装接在夹紧装置，包括装接在一起的修盘刀具和修盘刀杆，修 盘刀杆具有与夹具体锥孔适配的锥体结构，该修盘刀杆可装拆地装接在拉杆;或， 所述修盘装置与夹紧装置替换装接在Z向进给装置，包括装接在一起的动力头和单点 磨头。9. 根据权利要求8所述的一种单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机，其特征在于:所述修 盘刀具为金刚石车刀、CBN车刀。10. 根据权利要求1至9中任一项所述的单颗磨粒连续划擦干涉行为测试机的试验方 法，其特征在于:包括： 1) 将试件固定在电主轴上，试件可通过电主轴旋转;对该试件进行在线动平衡； 2) 电主轴带动试件旋转，采用修盘装置在Z向进给装置带动下以一定切深并在X向进给 装置带动下沿试件径向进给，从试件外侧沿径向切入试件对该试件表面进行修盘，以在试 件表面形成修盘区域； 3) 记修盘时Z向进给装置的坐标值为21，控制X向进给装置和Z向进给装置进给，使修盘 装置触碰Z轴设定器，记此时Z轴设定器的坐标值记为 22，则修盘后试件表面修盘区域与对 刀仪的对刀平面的高度差ho = Z1-Z2;换装工具头，同上触碰Z轴设定器，并控制Z向进给装置 上移ho+δ即可保证工具头顶端位于试件圆环形修盘区域平面上δ处，完成对刀； 4) 通过X向进给装置将工具头水平移至修盘区域的划擦点正上方，并通过Ζ向进给装置 下移δ+apW使划擦深度为aP;根据需测试的划擦速度ν和划擦点所在的划擦半径R，通过 8 计算试件的设定转速η;根据需测试的干涉比率P，单颗磨粒的圆弧半径r，划擦深 度&[)，通过s = 计算工具头的径向进给速度s;试件按照设定转速η转动， 且工具头通过X向进给装置按照径向进给速度s沿试件径向进给，以使磨粒在修盘区域划擦 形成预定干涉程度的划痕，划痕圈数大于2个;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。
【专利摘要】本发明公开了一种单颗磨粒高速连续划擦干涉行为测试机及其应用，主要包括固定座，工作台，电主轴，试件，X向进给装置，Z向进给装置，夹紧装置，工具头，修盘装置，测量系统，对刀仪等；通过修盘装置对试件表面修盘后，电主轴带动试件旋转通过修盘装置对试件表面修盘后，电主轴带动试件旋转，通过Z向进给装置和X向进给装置带动工具头以一定切深沿试件径向进给，磨粒在试件表面划擦形成预定干涉程度的划痕，测量系统在此过程中采集数据。本发明可以在高速条件下准确测得单颗磨粒划擦力，测试精度较高，能够模拟高速磨削过程磨粒间的干涉行为，相关测试结果可用于磨削机理的深入研究以及磨削参数的优化。
【IPC分类】G01N15/00, G01N15/10
【公开号】CN105717002
【申请号】CN201610078079
【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29日
【申请日】2016年2月4日