申請(qǐng)?zhí)枺?01610077809.3
　　申請(qǐng)人：華僑大學(xué)
　　發(fā)明人：姜峰 張濤 言蘭 徐西鵬

　　摘要：本發(fā)明公開了一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，屬于機(jī)械加工中的材料性能測試及精密與超精密加工領(lǐng)域，先將硬脆試件進(jìn)行背襯，采用互為基準(zhǔn)法對(duì)該試件和背襯進(jìn)行處理，達(dá)到測試所需的表面質(zhì)量與平行度要求；隨后換裝頂端固接有單顆磨粒的工具頭，并在更換過程中進(jìn)行對(duì)刀；最后進(jìn)入劃擦測試，試件以指定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，工具頭以指定切深徑向進(jìn)給，在試件端面形成干涉螺旋形劃痕，測量系統(tǒng)在此過程中采集劃擦力、聲發(fā)射信號(hào)等物理量。本發(fā)明能夠模擬高速磨削過程磨粒間的干涉行為。相關(guān)測試結(jié)果可用于磨削機(jī)理的深入研究以及磨削參數(shù)的優(yōu)化。 　　主權(quán)利要求：1.一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：包括：1)將硬脆試件與有色金屬背襯固接在一起；2)對(duì)試件端面進(jìn)行研磨拋光，使其平面度達(dá)到IT1級(jí)，表面粗糙度Ra優(yōu)于5nm；3)將試件與背襯固定在電主軸上且背襯向上，試件與背襯可通過電主軸旋轉(zhuǎn)；對(duì)試件與背襯進(jìn)行在線動(dòng)平衡；4)采用金剛石單點(diǎn)刀具對(duì)該背襯進(jìn)行修盤，以在背襯表面形成端面跳動(dòng)量優(yōu)于IT1級(jí)，表面平均粗糙度Ra優(yōu)于5nm的修盤區(qū)域，且背襯表面修盤區(qū)域與試件端面的平行度在IT1級(jí)以內(nèi)，具體步驟如下：4-1)聚晶金剛石單點(diǎn)車刀修盤：立式車削模式，修盤時(shí)背襯的轉(zhuǎn)速范圍為2000～10000rpm，聚晶金剛石單點(diǎn)車刀從背襯外側(cè)以10～50μm的切深沿背襯徑向進(jìn)給，進(jìn)給速度范圍為0.4～1.2mm/s，進(jìn)給距離為背襯直徑的1/4～1/2；4-2)單晶金剛石單點(diǎn)車刀修盤：立式車削模式，修盤時(shí)背襯的轉(zhuǎn)速范圍為2000～10000rpm，單晶金剛石單點(diǎn)車刀從背襯外側(cè)以2～10μm的切深沿背襯徑向進(jìn)給，進(jìn)給速度范圍為0.1～0.3mm/s，進(jìn)給距離為背襯直徑的1/4～1/2；5)取下試件與背襯，翻轉(zhuǎn)，再次將試件與背襯固定在電主軸上且試件向上，試件與背襯可通過電主軸旋轉(zhuǎn)；對(duì)試件與背襯進(jìn)行在線動(dòng)平衡；6)金剛石單點(diǎn)刀具觸碰對(duì)刀儀，確定試件端面與對(duì)刀儀對(duì)刀平面的高度差h0；將金剛石單點(diǎn)刀具更換為頂端固接有單顆磨粒的工具頭，工具頭頂端的磨粒觸碰對(duì)刀儀，再將工具頭沿試件與背襯旋轉(zhuǎn)的軸向方向上移h0+δ，以使工具頭頂端的磨粒位于試件端面上方δ處，完成對(duì)刀；7)將工具頭水平移至試件端面的劃擦點(diǎn)正上方，并下移δ+ap以使劃擦深度為ap；根據(jù)需測試的劃擦速度v和劃擦點(diǎn)所在的劃擦半徑R，通過計(jì)算試件與背襯的設(shè)定轉(zhuǎn)速n；根據(jù)需測試的干涉比率ρ，單顆磨粒的圓弧半徑r，劃擦深度ap，通過計(jì)算工具頭的徑向進(jìn)給速度s；試件與背襯按照設(shè)定轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)動(dòng)，且工具頭按照徑向進(jìn)給速度s和劃擦深度ap沿試件徑向進(jìn)給，以使磨粒在試件端面劃擦形成預(yù)定干涉程度的劃痕，此過程中通過與工具頭相連的測量系統(tǒng)采集劃擦過程中的數(shù)據(jù)。
　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述步驟7)中，工具頭按照徑向進(jìn)給速度s和劃擦深度ap沿試件徑向進(jìn)給的同時(shí)沿試件旋轉(zhuǎn)軸線方向進(jìn)給。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述磨粒為金剛石、CBN、氧化物陶瓷或氮化物陶瓷，磨粒形狀為球形、圓錐形或多棱錐形；該磨粒通過機(jī)械夾持、電鍍或釬焊固接在工具頭頂端；所述工具頭為壓頭。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述背襯為圓盤形，試件與背襯疊置固接在一起，且試件周緣不超出背襯邊緣之外；所述背襯或試件通過真空吸盤與電主軸相連。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述測量系統(tǒng)為測力和聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號(hào)連接的測力儀、聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號(hào)放大器；所述工具頭與測力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述測力儀的固有頻率高于4KHz，測力精度優(yōu)于0.01N；所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣速度高于2M/s。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述工具頭在沿試件旋轉(zhuǎn)的軸向方向和徑向方向的定位精度均優(yōu)于0.1μm，該定位精度通過位移傳感器及相應(yīng)的位置反饋系統(tǒng)配合控制。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述對(duì)刀儀的定位精度優(yōu)于0.1μm。
　　9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述的劃痕為連續(xù)螺旋形劃痕，劃痕圈數(shù)大于3個(gè)。
　　10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種互為基準(zhǔn)法預(yù)修硬脆試件的單顆磨粒連續(xù)劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述工具頭軸線平行于試件旋轉(zhuǎn)軸線。