申請?zhí)枺?01410241159.2

　　申請人：河南理工大學(xué)

　　摘要：超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗裝置，包括超精密機(jī)床、對刀系統(tǒng)、超聲振動系統(tǒng)、測力系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，包括以下步驟：工件安裝在超精密機(jī)床的氣浮主軸夾具上；利用對刀系統(tǒng)快速準(zhǔn)確對刀；將對刀系統(tǒng)拆卸，開動超精密機(jī)床及超聲振動系統(tǒng)，測力系統(tǒng)對實驗過程中單顆磨粒受力情況進(jìn)行在線檢測和記錄，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)；高速攝像系統(tǒng)對磨削過程中磨粒的運動軌跡、微觀變化過程以及材料的去除過程進(jìn)行在線觀測和記錄。本發(fā)明真實的反映整個砂輪的磨削過程，特別是能反映超聲磨削情況下磨粒的切削過程，可為砂輪的制造及研究、砂輪的切削機(jī)理提供有價值的實驗數(shù)據(jù)。

　　主權(quán)利要求：1.超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗裝置，其特征在于：包括超精密機(jī)床、對刀系統(tǒng)、超聲振動系統(tǒng)、測力系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，超精密機(jī)床上設(shè)有氣浮工作臺，氣浮工作臺上設(shè)有支撐盤，測力系統(tǒng)設(shè)在支撐盤上，測力系統(tǒng)上設(shè)有刀具固定架，超聲振動系統(tǒng)包括超聲發(fā)生電源、換能器和變幅桿，換能器設(shè)在變幅桿上端，超聲發(fā)生電源通過導(dǎo)線與換能器連接，刀具固定架上設(shè)有刀具微調(diào)機(jī)構(gòu)，變幅桿設(shè)在刀具微調(diào)機(jī)構(gòu)上，變幅桿的動力輸出端設(shè)有電鍍金剛石單顆磨粒刀具，高速攝像系統(tǒng)設(shè)在超精密機(jī)床上，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)，測力系統(tǒng)、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機(jī)通過數(shù)據(jù)線順次連接。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，其特征在于：包括以下步驟， （1）、工件安裝在超精密機(jī)床的氣浮主軸夾具上；將對刀系統(tǒng)安裝到超精密機(jī)床的氣浮工作臺上； （2）、利用對刀系統(tǒng)上的成像系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)氣浮工作臺和刀具微調(diào)機(jī)構(gòu)進(jìn)行快速準(zhǔn)確對刀； （3）、對刀完成后，將對刀系統(tǒng)拆卸，開動超精密機(jī)床及超聲振動系統(tǒng)，使電鍍金剛石單顆磨粒刀具產(chǎn)生Z向超聲振動，通過操控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，使電鍍金剛石單顆磨粒刀具在工件軸向?qū)崿F(xiàn)螺旋進(jìn)給，并在進(jìn)給過程中，階段加深微量切削深度，測力系統(tǒng)對實驗過程中單顆磨粒受力情況進(jìn)行在線檢測和記錄，并將數(shù)據(jù)經(jīng)電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)接嬎銠C(jī)； （4）、高速攝像系統(tǒng)對磨削過程中磨粒的運動軌跡、微觀變化過程以及材料的去除過程進(jìn)行在線觀測和記錄； （5）、通過改變不同的切削速度，可以模擬單顆磨粒在不同切削條件下的切削性能；關(guān)閉超聲振動系統(tǒng)，模擬單顆磨粒在常規(guī)磨削情況的切削性能。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，其特征在于：所述步驟（3）中，電鍍金剛石單顆磨粒刀具在進(jìn)給過程中所受的力通過變幅桿傳遞給刀具固定架，刀具固定架再將受力傳遞給測力系統(tǒng)，測力系統(tǒng)將力的動態(tài)變化信號傳輸給與其連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，即可實現(xiàn)超聲振動輔助下單顆磨粒磨削過程中磨削力動態(tài)變化的檢測和記錄。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，其特征在于：所述步驟（4）中，利用高速攝像系統(tǒng)在線觀測超聲輔助下單顆磨粒的切削過程，觀察磨削過程中磨粒產(chǎn)生裂紋、破碎、脫落的微觀變化，以及材料的去除過程。