基于力矩电机的金刚石切割片性能测试装置及其测试方法
【专利摘要】基于力矩电机的金刚石切割片性能测试装置及其测试方法，涉及检测金刚石切割片性能的测试装置。所述测试装置设有支架、角磨机、金刚石切割片、角磨机运动滑块架、丝杠、导轨、导轨固定架、力矩电机、码盘、金刚石切割片外径检测器、计算机控制器和板材固定架；角磨机与角磨机运动滑块架固连，角磨机垂直设置，金刚石切割片安装于角磨机上且为垂直设置，角磨机运动滑块架与丝杠一端连接，角磨机运动滑块架与导轨移动配合，导轨水平设于导轨固定架上，力矩电机输出轴一端与丝杠另一端连接，力矩电机输出轴另一端与码盘连接，金刚石切割片外径检测器设于导轨一端，角磨机、金刚石切割片外径检测器、力矩电机和码盘均与计算机控制器电连接。
【专利说明】基于力矩电机的金刚石切割片性能测试装置及其测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测金刚石切割片性能的测试装置，尤其是涉及一种基于力矩电 机的金刚石切割片性能（锋利度、耐磨度、使用寿命等）的测试装置及其测试方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国国民经济的迅速发展带动了金刚石产业的发展，特别是金刚石锯片 产业，发展尤为迅速。金刚石锯片已广泛应用于石材加工、建筑、公路建设等行业。有资料显 示，我国每年金刚石锯片的消耗量在100万片以上（张恒春，胡郁乐，刘青，吴水平.金刚 石锯片切割性能检测系统的研制[J].工具技术.2010年第44卷：102-105)，国内许多锯片 厂商的金刚石锯片也正逐步进入国际市场，这就对金刚石锯片的性能和质量指标提出了更 高的要求。一般说来，金刚石圆锯片的工作环境比较恶劣。理想的圆锯片应具有切割效率 高、寿命长、性价比高、噪音低、加工质量好等优点。但是，目前国内并没有成熟的金刚石锯 片切割效能的专用检测设备，检测手段也非常有限，还存在如下缺陷：通常采用调速电机驱 动切割片直接进给，切割片在加工过程中是非恒力状态，这造成了在测试过程中需要调整 到合适进给速度。如果设定的进给速度过大，切割片在测试过程中始终处于过进给状态，造 成切割片温度较高、磨损较大。若设定的进给速度过小，则切割片在测试过程中常处于空载 状态，与实际使用状态不符，并延长了测试时间（段端志，肖冰，赵海洋，夏斯伟.磨料有 序排布金刚石锯片的加工性能试验研究[J].金刚石与磨料磨具工程.2012年4月：6-11)。 但是，普通的切割片测试设备的进给速度都是预先设定，需要根据石材和刀片的锋利程度 试切割确定，准确度较差。此外，在测试的过程中切割片随着时间的增加而慢慢变钝，这样 就要求测试机的进给速度需要逐渐减慢以适应切割片的变化。每种刀具的钝化率不尽一 致，这将给切割进给速度的设定带来诸多困难。
[0003] 由此可见，目前的金刚石锯片测试设备很难模拟出实际加工过程中切割片的工作 状态，因此也不能更准确的测试出金刚石切割片在锋利度、耐用度和使用寿命上的性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种能够更准确测试出金刚石切割片的锋利度、耐用度和 使用寿命的基于力矩电机的金刚石切割片性能的测试装置及其测试方法。
[0005] 所述基于力矩电机的金刚石切割片性能的测试装置，设有支架、角磨机、金刚石切 割片、角磨机运动滑块架、丝杠、导轨、导轨固定架、力矩电机、码盘、金刚石切割片外径检测 器、计算机控制器和板材固定架；
[0006] 角磨机通过角磨机固定架与角磨机运动滑块架固连，角磨机垂直设置，金刚石切 割片安装于角磨机上且为垂直设置，角磨机运动滑块架与丝杠一端连接，角磨机运动滑块 架与导轨移动配合，导轨水平设于导轨固定架上，导轨固定架设于支架上，力矩电机输出轴 一端与丝杠另一端连接，力矩电机输出轴另一端与码盘连接，金刚石切割片外径检测器设 于所述导轨一端，所述角磨机、金刚石切割片外径检测器、力矩电机和码盘均与计算机控制 器电连接，板材固定架设于支架上。
[0007] 所述支架最好为矩形框架式支架。
[0008] 所述基于力矩电机的金刚石切割片性能的测试方法，采用如权利要求1所述基于 力矩电机的金刚石切割片性能的测试装置，测试方法包括以下步骤：
[0009] 1)调整角磨机运动滑块架，使角磨机位于初始位置，并清空计算机控制器当前所 有数据至零；
[0010] 2)将金刚石切割片安装到角磨机上；
[0011] 3)将板材推送到待切割位置，并用板材固定架固定住；
[0012] 4)通过计算机控制器控制启动角磨机，使角磨机开始额定转动；
[0013] 5)通过计算机控制器控制启动力矩电机，计算机控制器通过控制力矩电机的初始 电压值来控制力矩电机的初始输出转矩；力矩电机通过丝杠带动导轨上的角磨机运动滑块 架，从而使金刚石切割片向板材进给；
[0014] 6)当金刚石切割片走到板材的边缘开始做切削运动时，会受到切削力的反作用 力，切削力的反作用力阻挡角磨机运动滑块架走直线运动，此时力矩电机为了维持恒定的 输出力矩而自动减速，并不断的切入到板材中，待在切割平稳后，计算机控制器通过码盘实 时记录力矩电机的转速；
[0015] 7)计算机控制器根据给定力矩电机的电压值和码盘输出转速值，在力矩电机特性 曲线上查出力矩电机的输出力矩，并实时在计算机控制器上画出输出力矩/时间曲线图；
[0016] 8)当金刚石切割片切离板材，到达金刚石切割片外径检测器的位置时，力矩电机 停止运动；金刚石切割片外径检测器对金刚石切割片进行一次直径检测，并将进行一次切 割后的直径记录到计算机控制器中；
[0017] 9)计算机控制器控制力矩电机反转，使角磨机运动滑块架返回至初始位置，至此 完成一个切削行程，计算机控制器中的切削行程加1 ;
[0018] 10)重复步骤3)?9)，持续测试金刚石切割片，直至满足测试结束条件；
[0019] 11)当计算机控制器检测到切割速度低于设定的最低切割速度时，表明刀具变钝， 此时，增加力矩电的输入电压，提高力矩电机的切割力矩；
[0020] 12)若金刚石切割片切削后直径小于设定值或者力矩电机的输入电压值超出设定 值时，则表明刀具测试结束；
[0021] 13)根据金刚石切割片切削板材的次数计算总切割长度；
[0022] 14)通过输出力矩/时间曲线图上切削单个行程耗费的时间可判断金刚石切割片 锋利度；通过输出力矩/时间曲线图上力矩随时间的变化情况可判断切割片的耐磨度；通 过输出力矩/时间曲线图上切割力矩到达规定上限值所需要的时间和总切割长度可判断 刀具的使用寿命。
[0023] 与现有技术比较，本发明的有益效果如下：
[0024] 本发明使用时，首先将板材（如大理石板材）固定到板材固定架中，将要测试的金 刚石切割片安装到角磨机上，使金刚石切割片既可以切到板材又不会产生其他干涉。紧接 着启动角磨机，然后启动力矩电机，利用力矩电机输出恒定力矩带动角磨机运动滑块架移 动，角磨机运动滑块架带动装有金刚石切割片的角磨机沿导轨的一个方向切割大理石。根 据力矩电机的特性，当金刚石切割片较为锋利时，角磨机运动滑块架的进给速度较快，力矩 电机的转速较高；当金刚石切割片锋利度不够或者逐渐变钝时，角磨机运动滑块架的进给 速度较慢，力矩电机的转速较低。计算机控制器实时记录力矩电机的转动速度，并根据检测 到转速和力矩电机的输出特性曲线计算出力矩电机输出力矩，并实时记录电机输出力矩/ 时间曲线图。在切割测试结束后，通过输出力矩/时间曲线图上切削单个行程耗费的时间 可以判断金刚石切割片锋利度；通过曲线图上力矩随时间的变化情况可以判断切割片的耐 磨度；通过曲线图上切割力矩到达规定上限值所需要的时间和总切割长度，判断刀具的使 用寿命。由此可直观体现出金刚石切割片性能是否合格。本发明提供一种用于测试金刚石 切割片的装置，主要用于测试金刚石切割片的锋利度和使用寿命。本发明通过使用力矩电 机提供恒定的切削力，来模拟金刚石切片的实际切割工作条件，更加真实地反映测试出金 刚石切割片的锋利度、耐用度和使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0025] 图1为本发明所述基于力矩电机的金刚石切割片性能测试装置实施例的结构示 意图。
[0026] 图2为图1中的力矩电机的输出特性曲线图。
【具体实施方式】
[0027] 参见图1，本实施例设有角磨机1、角磨机固定架2、金刚石切割片3、装置固定架4、 金刚石切割片外径检测器5、精密导轨固定架6、力矩电机7、码盘8、计算机控制器9、大理板 材料10,大理板材料固定架11、装置平台12、精密导轨13和角磨机运动滑块架14。
[0028] 角磨机1、力矩电机7和码盘8通过计算机控制器9进行控制。所述角磨机1通过 角磨机固定架2固定在角磨机运动滑块架14之上，角磨机运动滑块架14呈十字型使角磨 机1能够垂直放置，（图1所示角磨机1为初始状态）。精密导轨13平摊固定在精密导轨 固定架6之上，力矩电机7的输出轴与精密导轨13上的丝杠相连，通过力矩电机带动精密 导轨13丝杠转动，进而带动角磨机运动滑块架14做直线运动，力矩电机7的输出轴的另一 端接码盘8检测力矩电机的输出转速。金刚石切割片外径检测器5安装在精密导轨固定架 6与角磨机1初始状态相对的另一端上，用以检测金刚石切割片3的外径。精密导轨固定 架6直接安装在装置平台12上前端。大理板材料固定架11安装在精密导轨固定架下方， 大理板材料固定架11上固定有大理板材料10,并且露出大理板材料10至角磨机1运动行 程前端，用以被金刚石切割片3切割。在装置平台12侧面安装一台计算机控制器9,其中角 磨机1、力矩电机7和码盘8通过导线和特殊接口与计算机控制器9相连。
[0029] 本实施例使用时，测试步骤如下：
[0030] 步骤1 :首先确定调整角磨机运动滑块架14调整角磨机1到初始位置（附图图1 所示位置），并清空计算机控制器9当前所有数据至零。
[0031] 步骤2 :将金刚石切割片3安装到角磨机1上。
[0032] 步骤3 :将大理板材料10推送到待切割位置，并用大理板材料固定架11固定住。
[0033] 步骤4 :通过计算机控制器9控制打开角磨机1，角磨机1开始额定转动。
[0034] 步骤5 :通过计算机控制器9控制打开力矩电机7,力矩电机7的特性曲线如附图 图2所示。计算机控制器9通过控制力矩电机7的初始电压值，来控制力矩电机的初始输 出转矩。力矩电机7通过丝杠带动精密导轨12上的角磨机运动滑块13,从而使金刚石切割 片3向大理板材料10进给。
[0035] 步骤6 :当金刚石切割片3走到大理板材料10的边缘开始做切削运动，便会受到 切削力的反作用力，切削力的反作用力阻挡角磨机运动滑块架14走直线运动，此时力矩电 机7为了维持恒定的输出力矩而自动减速，并不断的切入到大理板材料10中。待在切割平 稳后，在计算机控制器9上通过码盘8实时记录力矩电机7的转速。
[0036] 步骤7 :计算机控制器9根据给定力矩电机7的电压值和码盘8输出转速值，在力 矩电机7特性曲线上（如附图图2所示）查出力矩电机7的输出力矩，并实时在计算机控 制器8上画出输出力矩/时间曲线图。
[0037] 步骤8 :当金刚石切割片切出大理板材料10,到达金刚石切割片外径检测器5位置 时，力矩电机停止运动。金刚石切割片外径检测器5对金刚石切割片3进行一次直径检测， 并将进行一次切割后的直径记录到计算机控制器9中。
[0038] 步骤9 :计算机控制器9控制力矩电机7反转，将角磨机运动滑块架14返回至初 始位置（附图图1所示位置），至此完成一个切削行程，计算机控制器9中切削行程加1。
[0039] 步骤10 :重复步骤3至步骤9,持续测试金刚石切割片10,直至满足测试结束条 件。
[0040] 步骤11 :当计算机控制器9检测到切割速度低于设定的最低切割速度时，表明刀 具变钝。此时，增加力矩电机7的输入电压，提高力矩电机7的切割力矩。
[0041] 步骤12 :若金刚石切割片3切削后直径小于设定值或者力矩电机7的输入电压值 超出设定值时，则表明刀具测试结束。
[0042] 步骤13 :根据金刚石切割片3切削大理板材料10的次数计算总切割长度。
[0043] 步骤14:通过输出力矩/时间曲线图上切削单个行程耗费的时间可以判断金刚石 切割片锋利度；通过曲线图上力矩随时间的变化情况可以判断切割片的耐磨度；通过曲线 图上切割力矩到达规定上限值所需要的时间和总切割长度，判断刀具的使用寿命。
【权利要求】
1. 基于力矩电机的金刚石切割片性能测试装置，其特征在于，设有支架、角磨机、金刚 石切割片、角磨机运动滑块架、丝杠、导轨、导轨固定架、力矩电机、码盘、金刚石切割片外径 检测器、计算机控制器和板材固定架； 角磨机通过角磨机固定架与角磨机运动滑块架固连，角磨机角磨机垂直设置，金刚石 切割片安装于角磨机上且为垂直设置，角磨机角磨机运动滑块架与丝杠一端连接，角磨机 角磨机运动滑块架与导轨移动配合，导轨水平设于导轨固定架上，导轨固定架设于支架上， 力矩电机一端与丝杠另一端连接，力矩电机另一端与码盘连接，金刚石切割片外径检测器 安装于导轨一端，所述角磨机角磨机、力矩电机和码盘均与计算机控制器电连接，板材固定 架设于支架上。
2. 如权利要求1所述基于力矩电机的金刚石切割片性能测试装置，其特征在于，所述 支架为矩形框架式支架。
3. 基于力矩电机的金刚石切割片性能的测试方法，其特征在于，测试装置采用如权利 要求1所述基于力矩电机的金刚石切割片性能测试装置，测试方法包括以下步骤： 1) 调整角磨机运动滑块架，使角磨机位于初始位置，并清空计算机控制器当前所有数 据至零； 2) 将金刚石切割片安装到角磨机上； 3) 将板材推送到待切割位置，并用板材固定架固定住； 4) 通过计算机控制器控制启动角磨机，使角磨机开始额定转动； 5) 通过计算机控制器控制启动力矩电机，计算机控制器通过控制力矩电机的初始电压 值来控制力矩电机的初始输出转矩；力矩电机通过丝杠带动导轨上的角磨机运动滑块架， 从而使金刚石切割片向板材进给； 6) 当金刚石切割片走到板材的边缘开始做切削运动时，会受到切削力的反作用力，切 削力的反作用力阻挡角磨机运动滑块架走直线运动，此时力矩电机为了维持恒定的输出力 矩而自动减速，并不断的切入到板材中，待在切割平稳后，计算机控制器通过码盘实时记录 力矩电机的转速； 7) 计算机控制器根据给定力矩电机的电压值和码盘输出转速值，在力矩电机特性曲线 上查出力矩电机的输出力矩，并实时在计算机控制器上画出输出力矩/时间曲线图； 8) 当金刚石切割片切离板材，到达金刚石切割片外径检测器的位置时，力矩电机停止 运动；金刚石切割片外径检测器对金刚石切割片进行一次直径检测，并将进行一次切割后 的直径记录到计算机控制器中； 9) 计算机控制器控制力矩电机反转，使角磨机运动滑块架返回至初始位置，至此完成 一个切削行程，计算机控制器中的切削行程加1 ; 10) 重复步骤3)?9)，持续测试金刚石切割片，直至满足测试结束条件； 11) 当计算机控制器检测到切割速度低于设定的最低切割速度时，表明刀具变钝，此 时，增加力矩电的输入电压，提高力矩电机的切割力矩； 12) 若金刚石切割片切削后直径小于设定值或者力矩电机的输入电压值超出设定值 时，则表明刀具测试结束； 13) 根据金刚石切割片切削板材的次数计算总切割长度； 14) 通过输出力矩/时间曲线图上切削单个行程耗费的时间可判断金刚石切割片锋利 度；通过输出力矩/时间曲线图上力矩随时间的变化情况可判断切割片的耐磨度；通过输 出力矩/时间曲线图上切割力矩到达规定上限值所需要的时间和总切割长度可判断刀具 的使用寿命。
【文档编号】G01N3/58GK104122159SQ201410381188
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】褚旭阳, 施建龙, 胡志鹏, 柳娟, 肖四维 申请人:厦门大学, 厦门宇胜工具有限公司