专利名称：：钎焊金刚石磨料耐磨性能评价装置及评价方法
技术领域：
：本发明涉及钎焊金刚石磨料耐磨性能的评价装置及评价方法，特别是一种适用于在卧轴矩台平面磨床上进行耐磨性能评价装置及评价方法，能评价采用钎焊法制作的金刚石磨料的耐磨性能，还可评价其它连接方式(电镀、烧结)金刚石磨料磨削不同材料时的耐磨性能。
背景技术：
：目前，对于金刚石磨料性能的评价广泛采用抗压强度和冲击韧性测定方法；其中抗压强度测定方法是一种静态测量方法，反映的是单颗磨粒抗破碎的能力，由于金刚石磨料晶面的各向异性致使获得结果较为分散；冲击韧性测定方法反映的是一定质量(0.4g)金刚石磨料在冲击载荷下抗破碎的能力，评价需要金刚石磨料量大，成本高。而钎焊金刚石磨料在钎焊过程中与钎料之间产生化学冶金结合，在金刚石表面生成碳化物；采用腐蚀方式将金刚石从钎料中分离出来时，其上的碳化物却保留在金刚石表面，无法采用腐蚀或者其他方式将其去除，因此采用上述两种方法时测试的不是金刚石的性能而是金刚石与其碳化物组成的复合物的性能。更重要的是此两种评价方式都是评价的金刚石磨料所具有的抗破碎的能力，不能反映钎焊金刚石磨料的耐磨性能。虽然高温钎焊金刚石工具一般都在真空或惰性气氛保护下钎焊，但钎焊的温度接近或大于其石墨化温度；而金刚石的热稳定性差，在高温下容易受损变质，较高的焊接加热温度可能会引起金刚石磨料的热损伤。而金刚石在钎焊工艺中所受到的热损伤可能对金刚石工具的耐磨性能产生重大的影响，因此有必要对钎焊后的金刚石磨料性能进行研究，以确定钎焊后的金刚石磨料是否仍具有原有的优异性能。
发明内容为了准确地评价钎焊金刚石磨料的耐磨性能，本发明提供一种评价装置及评价方法。根据实际工况时金刚石磨料的单颗磨粒切厚，调节测试装置工作台的横向进给速度，使其与实际工况时金刚石磨料磨削状况相符，因此能准确反映钎焊金刚石磨料工作时的耐磨性能，特别适用于在卧轴矩台平面磨床上进行金刚石磨料耐磨性能的评价。依据本发明的钎焊金刚石磨料耐磨性能评价装置和评价方法不受金刚石磨粒品级、钎料体系和钎焊工艺的限制，可快速、可靠和低成本地实现不同工况钎焊金刚石磨料耐磨性能的评价。该评价方法在卧轴矩台平面磨床上进行，在卧轴矩台平面磨床上安装一套评价装置，该装置包括步进电机、减速器、单座标工作台、金刚石磨料节块、工件、卧轴矩台平面磨床，其中步进电机的输出轴连于减速器的输入端，减速器的输出端通过联轴器连于单座标工作台，单座标工作台安装在卧轴矩台平面磨床上，与工件相接触的金刚石磨料节块装于单座标工作台上，工件安装在砂轮主轴上。将卧轴矩台平面磨床上的砂轮替换成Al203陶瓷盘作为工件，其形状、大小与砂轮结构相同；在单座标工作台上放置一个金刚石磨料节块。评价时，首先根据实际工况条件下金刚石磨料单颗磨粒的切厚调节金刚石磨料节块的工作速度。然后工件按照砂轮的运动规律做旋转运动，先后分别采用电镀和钎焊金刚石磨料节块做直线往返运动磨削工件，此处采用电镀金刚石磨料节块代表没有收到焊接热循环影响的原始金刚石磨料的耐磨性能。达到预定的金刚石磨料的磨损高度后，计算磨削工件所用的时间，求出电镀金刚石磨料节块和钎焊金刚石磨料节块的耐磨度；对比两种金刚石磨料节块的耐磨度，从而评价钎焊金刚石磨料的耐磨性能。具体工作步骤是(a)安装工件，按照砂轮安装方式进行安装并调平衡；(b)根据实际工况时的单颗磨粒切厚^，依据下式(1)调节工作台速ag=K,/"(1)式(1)中为单颗磨粒切厚，单位为^im;F,为工作台速度，单位为mm/min;w为工件转速，单位为rpm。工作台速度的调节是通过改变步进电机的转速来实现，应按单颗磨粒切厚"。与步进电机转速对照表1选用步进电机转速；表1单颗磨粒切厚(nm)1234567891010121416电机转速(rpra)18365472901808642注工件转速"-3000rpm;减速器速比i=30;工作台每转移动量5mm5(c)工件绕着砂轮主轴做旋转运动，电镀金刚石磨料节块在单座标工作台的带动下做直线往返运动从而磨削工件；通过卧轴矩台平面磨床的上下移动机构将工件下移5^im,电镀金刚石磨料节块继续磨削工件；直到电镀金刚石磨料节块的磨损高度达到原始磨粒高度i^的1/2为止；(d)依据下式(2)计算电镀金刚石磨料节块的耐磨度及,；^=+7^〃(2)式(2)中/^为金刚石磨料节块的磨粒的原始髙度，单位为pm;G为磨削时间，单位为min;(e)将电镀金刚石磨料节块替换成钎焊金刚石磨料节块装上重复上述步骤(c);(f)依据下式(3)计算钎焊金刚石磨料节块的耐磨度及2;及2=士//0〃2(3)式(3)中^为磨削时间，单位为min;(g)对比电镀金刚石磨粒节块的耐磨度^与钎焊金刚石磨粒节块的耐磨度及2;^-A值越小，则钎焊金刚石磨料的耐磨性能越好，反之越差。本发明的评价装置及评价方法，能方便快速可靠地评价钎焊金刚石磨料的耐磨性能；由于采用金刚石磨料节块的形式，不需要制作金刚石磨具，节约了制作成本和时间；能适用于对不同品级金刚石磨料、不同钎料体系和不同钎焊工艺的钎焊金刚石磨粒的耐磨性能的评价。图1为金刚石磨料耐磨性能评价装置结构示意图。图2是图1中金刚石磨料节块示意图，其中1、步进电机，2、减速器，3、单座标工作台，4、金刚石磨料节块，5、工件，6、卧轴矩台平面磨床。具体实施例方式下面结合附图，详细介绍本发明的内容。图1是本发明的评价装置结构示意图，该装置由步进电机1、减速器2、单座标工作台3、金刚石磨料节块4、工件5和卧轴矩台平面磨床6组成。金刚石磨料节块4通过螺栓与单座标工作台3相连；单座标工作台3通过联轴器与动力部分相连，动力部分由步进电机l、减速器2组成；工件5安装在砂轮主轴上，其动力部分由磨床动力系统提供。图2是金刚石磨料节块示意图，金刚石磨粒在节块顶部正中的位置布置成1排。为了便于测量磨粒的高度，金刚石磨粒粒度范围为1670目，采用电镀和钎焊方式制作金刚石磨料节块。评价时(1)安装工件5，按照砂轮安装方式进行安装并调平衡；(2)根据实际工况时的单颗磨粒切厚^，依据下式(1)调节工作台速度r"式(1)中^为单颗磨粒切厚，单位为pm;r,为工作台速度，单位为誦/min;w为工件转速，单位为rprn。工作台速度的调节是通过改变步进电机的转速来实现，应按单颗磨粒切厚flg与步进电机转速对照表1选用步进电机转速；表l<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注工件转速"3000rpm;减速器速比i=30;工作台每转移动量5mm(3)工件5绕着砂轮主轴做旋转运动，电镀金刚石磨料节块4在单座标工作台3的带动下做直线往返运动从而磨削工件5;通过磨床的砂轮上下移动机构将工件5下移5pm，电镀金刚石磨料节块4继续磨削工件5;直到节块4的磨损高度达到原始磨粒高度i^的1/2为止；(4)依据下式(2)计算电镀金刚石磨料节块的耐磨度及1;i,+ZV^(2)式(2)中/^为金刚石磨料节块的磨粒的原始高度，单位为pm;^为磨削时间，单位为min;(5)将电镀金刚石磨料节块替换成钎焊金刚石磨料节块重复上述步骤(3);(6)依据下式(3)计算钎焊金刚石磨料节块的耐磨度及2;i2=+//D〃2(3)式(3)中/2为磨削时间，min;(7)对比电镀金刚石磨粒节块的耐磨度^与钎焊金刚石磨粒节块的耐磨度及2;及,-^值越小，则钎焊金刚石磨料的耐磨性能越好，反之越差。权利要求1、一种钎焊金刚石磨料耐磨性能评价装置，其特征在于，包括步进电机(1)、减速器(2)、单座标工作台(3)、金刚石磨料节块(4)、工件(5)、卧轴矩台平面磨床(6)，其中步进电机(1)的输出轴连于减速器(2)的输入端，减速器的输出端通过联轴器连于单座标工作台(3)，单座标工作台(3)安装在卧轴矩台平面磨床(6)上，与工件(5)相接触的金刚石磨料节块(4)装于单座标工作台(3)上，工件(5)安装在砂轮主轴上。2、一种利用如权利要求1所述的钎焊金刚石磨料耐磨性能评价装置的评价方法，其特征在于，(a)安装工件，按照砂轮安装方式进行安装并调平衡；(b)根据实际工况时的单颗磨粒切厚ag，依据下式(1)调节工作台速度^;(1)式(1)中^为单颗磨粒切厚，单位为nm;^为工作台速度，单位为誦/min;n为工件转速，单位为rpm，工作台速度的调节是通过改变步进电机的转速来实现，应按单颗磨粒切厚~与步进电机转速对照表1选用步进电机转速；表l<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>注工件转速"3000rpm;减速器速比i=30;工作台每转移动量5mm(c)工件绕着砂轮主轴做旋转运动，电镀金刚石磨料节块在单座标工作台的带动下做直线往返运动从而磨削工件；通过卧轴矩台平面磨床的上下移动机构将工件下移5pm，电镀金刚石磨料节块继续磨削工件；直到电镀金刚石磨料节块的磨损高度达到原始磨粒高度/^的1/2为止；(d)依据下式(2)计算电镀金刚石磨料节块的耐磨度及1;<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(2)式(2)中/^为金刚石磨料节块的磨粒的原始高度，单位为pm;G为磨削时间，单位为min;(e)将电镀金刚石磨料节块替换成钎焊金刚石磨料节块装上重复上述步骤(c);(f)依据下式(3)计算金刚石磨料节块的耐磨度及2;<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>(3)式(3)中"为磨削时间，单位为min;(g)对比电鍍金刚石磨粒节块的耐磨度^与钎焊金刚石磨粒节块的耐磨度及2;i,-^值越小，则钎焊金刚石磨料的耐磨性能越好，反之越差。全文摘要一种钎焊金刚石磨料耐磨性能评价装置及评价方法，属金刚石磨料性能评价。装置包括步进电机(1)、减速器(2)、单座标工作台(3)、金刚石磨料节块(4)、工件(5)及卧轴矩台平面磨床(6)。工件做旋转运动，金刚石磨料节块(分别采用电镀和钎焊的方式制作)做直线往返运动磨削工件。达到预定的金刚石磨料的磨损高度后，计算磨削工件所用的时间，求出电镀金刚石磨料节块和钎焊金刚石磨料节块的耐磨度；对比两种金刚石磨料节块的耐磨度，从而评价钎焊金刚石磨料的耐磨性能。本发明可行、可靠，适用于对不同品级金刚石磨料、不同钎料体系和不同钎焊工艺的钎焊金刚石磨粒的耐磨性能的评价。文档编号G01N3/56GK101183064SQ20071019100公开日2008年5月21日申请日期2007年12月3日优先权日2007年12月3日发明者傅玉灿,徐九华,徐鸿钧,苏宏华,燕陈申请人:南京航空航天大学