本发明涉及砂轮制造与应用技术领域，尤其涉及一种砂轮锋利性测试装置及方法。
背景技术
目前，刃具是用来进行切削加工的工具，为了能轻快地切入工件，国家和行业都针对各种刃具的锋利性制订了相关的标准或仪器。如医用注射针、针灸针锋利性测试标准（gb／t4506—1984）；刀具锋利性测试标准《qbt2141.2-1995》等。砂轮作为精密机械加工的主要刃具，其锋利性更是反映加工性能的重要指标，目前全世界尚未有统一的砂轮锋利性测试标准和测试方法。
针对砂轮锋利性的检测，国内外在学术上也进行了大量的研究和试验，其中主要有：1980年nakayama和takagui首先提出了杠杆加力磨钢球的方法（单晶金刚石修整器的修整效率分析，机械工程师，2001-3）；1990年吴贵生基于杠杆加力原理测试，发现加力杠杆难以维持恒力磨削（金刚石滚轮修整参数对砂轮表面锋利性的影响，磨床与磨削1990-1）；1991年有学者提出了钢盘代替磨钢球的方法；1997年林述温利用砂轮初磨阶段或终磨阶段实际工件每转磨削深度的变化规律和持续时间这两个信息来判断（基于自适应共振理论的磨削过程砂轮锋利性识别研究，中国机械工程，1997-2）；2006年张绍和通过锯切功率来判断砂轮锋利性（金刚石锯片锋利性试验研究，粉末冶金技术，2006.2）；还有人提出使用磨除总量、磨除率、磨削比能来评价，等等。但这些方法都存在这样那样的问题，特别是可重复性差问题。。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种砂轮锋利性测试装置及方法，能够可准确、快捷的判断砂轮锋利状态，方便实用、重复性好。
本发明采用的技术方案为：
一种砂轮锋利性测试装置，包括磨床、设置在磨床上的砂轮和砂轮控制器，磨床上还设有工作台；还包括锋利性测试系统，所述的锋利性测试系统包括试件、压力传感器、平台、活塞、油缸、比例阀、油箱、采集卡、计算机，所述的砂轮位于试件上，试件的底部固定设置在压力传感器的上方，压力传感器位于测试平台之上，所述的测试平台与活塞的输出轴垂直固定设置，测试平台上还安装有位移传感器，用于监测测试平台的位移大小；油缸的油路通过比例阀与油缸的出油口相相连，所述的压力传感器、位移传感器的输出端分别通过采集卡与计算机的输入端连接，计算机的控制输出端分别与砂轮控制器、比例阀和油箱的控制输入端相连接。
所述的磨床工作台为平面磨床或外圆磨床或工具磨床。
3.一种基于权利要求1所述砂轮锋利性测试装置的测试方法，其特征在于：采用下述步骤：
1）根据具体要求选择磨削试件，并测量试件尺寸，然后将试件装夹到压力传感器上；
2）通过计算机控制输入磨削的相关参数，然后发送控制信号到砂轮控制器，控制砂轮进行磨削实验；
3）计算机计算磨削实验的时间，并实时接收压力传感器、位移传感器传递的数据，并把上述的实时监控得到的试件的上下位移量h、磨削力f以及磨削时间t进行记录，直到磨削停止；
4）最后测量试件磨后尺寸，计算经过磨削实验去掉的体积即去除体积v，v=s*h；
5）计算砂轮磨削锋利性指标：砂轮锋利度f=α*β*（v/（s*t*f））
α是砂轮系数，与砂轮基本特征有关；β为试件系数，与试件材料基本特性有关。v试件磨除体积、s试件与砂轮接触面积、t磨削时间、f磨削力。
所述的步骤2中通过计算机控制输入磨削的相关参数包括有砂轮参数、试件参数，施加外部磨削力大小及其许可误差大小和磨削实验持续的时间。
所述的步骤4中，还包括计算机通过试件的上下位移量h和磨削时间t得到砂轮磨除量随磨削时间变化曲线、磨削力随随时间变化曲线。
所述的步骤3还包括如下步骤：当计算机实时接收压力传感器大小，并与设定的压力值大小进行对比，然后超出误差范围时，发送控制信号到对应的比例阀进行调整进出油量，进而调整增大或者减少气缸对试件的压力，进而对试件磨削实验中保持稳定的压力设置，大大提升实验数据准确性。
本发明具体是在磨削加工时，试件相对砂轮可提供一定的压力并可持续一段时间，磨削结束后依据各传感器反馈的信息，可人工或自动计算出砂轮锋利度。另外，为进一步深入研究砂轮锋利性，可给出砂轮磨除量（磨除体积或高度）随磨削时间变化曲线、以及磨削力随磨削时间变化曲线。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电控原理图；
图3为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1、2和3所示，本发明包括磨床、设置在磨床上的砂轮1和砂轮控制器；磨床上设置有工作台12，还包括锋利性测试系统，所述的锋利性测试系统包括试件2、压力传感器3、平台4、活塞6、油缸7、比例阀8、油箱9、采集卡11、计算机10，所述的砂轮1位于试件2上，试件2的底部固定设置在压力传感器3的上方，压力传感器3位于测试平台4之上，所述的测试平台4与活塞6的输出轴垂直固定设置，测试平台4上还安装有位移传感器5，用于监测测试平台的位移大小；油缸7的油路通过比例阀8与油箱9的出油口相相连，所述的压力传感器3、位移传感器5的输出端分别通过采集卡11与计算机的输入端连接，计算机的控制输出端分别与砂轮控制器、比例阀8和油箱9的控制输入端相连接。
所述的磨床工作台为平面磨床或外圆磨床或工具磨床。在平面磨床上测试时，砂轮位于试件之上；试件位于力传感器之上，力传感器位于测试平台之上，平台与活塞相连，平台上还安装有位移传感器，油缸与比例阀相连，比例阀与油箱相连，计算机通过采集卡与力传感器、位移传感器、比例阀、油箱等相连。这样本发明不仅可实时监控磨削力、位移、比例阀、油箱状况，而且有利于稳定磨削状态通过油路对其进行稳定性控制。
而且本发明磨削力可预设，实现恒压力磨削，通过压力传感器和油路的控制实现恒力磨削；也可以利用计算机进行不同磨削方式或不同磨削组合试验，测试不同条件下的砂轮锋利性。本发明在使用过程中，通过数据记录可以给出砂轮磨除量（磨除体积或高度）随磨削时间变化曲线、磨削力随磨削时间变化曲线。同时在实验过程中也可利用磨床工作台12自身的移动功能，实现试件2往复运动。
一种基于权利要求1所述砂轮锋利性测试装置的测试方法，采用下述步骤：
1）根据具体要求选择磨削试件，并测量试件尺寸，然后将试件装夹到压力传感器上；
2）通过计算机控制输入磨削的相关参数，然后发送控制信号到砂轮控制器，控制砂轮进行磨削实验；所述的步骤2中通过计算机控制输入磨削的相关参数包括有砂轮的尺寸参数、试件的尺寸参数，施加外部磨削力大小及其许可误差大小和磨削实验持续的时间。
3）计算机计算磨削实验的时间，并实时接收压力传感器、位移传感器传递的数据，并把上述的实时监控得到的试件的上下位移量h、磨削力f以及磨削时间t进行记录，直到磨削停止；所述的步骤3还包括如下步骤：当计算机实时接收压力传感器大小，并与设定的压力值大小进行对比，然后超出误差范围时，发送控制信号到对应的比例阀进行调整进出油量，进而调整增大或者减少气缸对试件的压力，进而对试件磨削实验中保持稳定的压力设置，大大提升实验数据准确性。
4）最后测量试件2磨后尺寸：直径20mm不变、长度5.23mm，计算经过磨削实验去掉的体积即去除体积v，v=s*h；所述的步骤4中，还包括计算机通过试件的上下位移量h和磨削时间t得到砂轮磨除量随磨削时间变化曲线、磨削力随随时间变化曲线。
5）计算砂轮磨削锋利性指标：砂轮锋利度f=α*β*（v/（s*t*f））
α是砂轮系数，与砂轮基本特征有关；β为试件系数。砂轮锋利度数值越大，说明砂轮锋利性越好。
以下以具体的实验数据进行举例说明：
1）根据要求选择磨削试件2，测量试件2尺寸，将试件2装夹到位力传感器3上；
2）选择恒压力磨削，输入相关参数（砂轮：250×25×75，试件：20mm×20mm×20mm，磨削力10n及其许可误差±1n，磨削时间3min等）；
3）启动磨削测试系统，开始计时，实时监控并记录试件2上下位移量h、磨削力f、磨削时间t，直到磨削停止；
4）测量试件2磨后尺寸：直径20mm不变、长度5.23mm；
5）计算砂轮磨削锋利性指标：
由于磨削力f=10n，磨削时间t=180s，试件磨削面积s=400mm2，试件磨除高度h=4.77mm，试件磨除体积vw=8000mm3，取α=β=1，则砂轮磨削锋利度f=8000/（400×10×180）=0.0111mm3/（mm2.n.s)
进一步，对砂轮进行修整，测试砂轮锋利性，6次测试结果如表1，可见测试结果有很好的一致性、重复性。