[发明专利]激光洛氏硬度标准装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光洛氏硬度标准装置及测量方法，一种洛氏硬度装置，其是关于一种国际洛氏硬度新定义下的标准装置，属于硬度测量技术领域。 

背景技术

目前，洛氏硬度试验过程中的参数的定义都显得较为宽泛，控制力度较弱，造成测量结果的较大差异。2006年国际洛氏硬度新定义会议对洛氏硬度进行新的严格定义，并增加了试验过程中间环节控制的参数控制描绘曲线，但是现有装置都无法满足要求，智能加载激光洛氏硬度标准装置就是在这个需求下产生的。 

智能加载激光洛氏硬度标准装置主要包括力加载系统和压痕深度测量系统两部分。目前国内外力加载系统主要采用的是静重式、液压式、砝码杠杆式、电动杠杆式；压痕深度测量方式通常有读数显微镜测量和光栅测量的方式。 

砝码静重式结构的力值复现准确度无疑是最高的，但自动化程度较低；液压、砝码杠杆及电动加载等方式结构小巧，但力值准确度难以保证。读数显微镜测量方式的最大弊端是采用人眼读数的方式，存在较大的测量误差。且需要进行零位和测量位两次读数才能测量出压痕深度，操作繁琐，自动化程度低。光栅测量方式缺点是测量精度较低，且对使用环境要求较高，尤其易受力加载系统结构等的影响，使得零位难以重复性保证，增加了测量误差系数，稳定性不易保证。 

智能加载激光洛氏硬度标准装置通过智能力加载闭环反馈控制系统，实现 力值自动加载和高精度实时控制；通过激光迈克尔逊外差干涉原理的压痕深度自动测量系统，实现压痕测量的高准确度和高可靠性，从而满足国际新定义的要求。 

发明内容

本发明的目的是为了提出激光洛氏硬度标准装置及测量方法，该装置实现洛氏硬度装置力值自动加载和高精度实时控制，实现压痕测量的高准确度和高可靠性，满足国际洛氏硬度新定义的要求。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 

本发明的激光洛氏硬度标准装置，其包括主轴系统、动力系统、力加载系统、机架支撑系统以及深度测量系统，实现力值自动加载和高精度实时控制，压痕测量的高准确度和高可靠性。 

所述机架支撑系统包括机架、水平调整、主轴横梁、动力支架、激光器安装板，所述主轴系统安装在主轴横梁上，所述深度测量系统安装在激光器安装板上；动力系统安装在动力支架上； 

所述主轴系统包括主轴、滚珠花键导向系统和主轴套，所述主轴位于滚珠花键导向系统的中心，所述滚珠花键导向系统外部套有主轴套，所述主轴套安装在主轴横梁上，所述主轴横梁由主轴横梁支柱支撑； 

所述动力系统包括伺服电机、减速器、同步带论、滚珠丝杠、丝杠座、丝母、导轮架、传感器、承载轴和触点套，所述伺服电机的轴与减速器连接，所述减速器与同步带论连接，所述同步带轮与滚珠丝杠连接，所述滚珠丝杠通过轴承组固定在丝杠座上、所述滚珠丝母外面套有导向套，所述丝母顶部装有导轮架，所述导轮架内部嵌有传感器，所述传感器上装有承载轴，所述承载轴上 套有触点套； 

所述力加载系统包括一级和二级两级吊挂，所述一级吊挂包括上吊杆、上梁和下梁，所述上吊杆上端与上梁连接，下端与下梁连接；所述二级吊挂包括上吊盘、下吊杆和下吊盘以及作用在下吊盘上的砝码，所述上吊盘内嵌有定心轴，所述定心轴上依次套缓冲弹簧、平面推力轴承、导套、触点套以及触头，实现二级吊挂向一级吊挂的加载；所述砝码通过自动变荷装置实现自动加载； 

所述的自动变荷装置包括旋转电磁铁、主动齿轮、被动齿轮和变荷块；旋转电磁铁带动主动齿轮转动，主动齿轮带动被动齿轮转动，被动齿轮带动变荷块转动实现自动加载； 

所述深度测量系统包括外差干涉仪和位置可调棱镜，所述外差干涉仪安装在激光器安装板上，所述位置可调棱镜安装在主轴上端。 

所述主轴通过套在其外面的滚珠花键进行导向。 

所述动力系统通过伺服电机实现电动加载。 

所述导轮架上嵌有传感器实现力值的高精度实时控制。 

所述砝码组通过自动变荷装置实现自动变荷。 

所述深度测量系统通过外差干涉仪实现压痕深度的非接触测量。 

本发明的激光洛氏硬度标准装置，该装置包括主轴系统、动力系统、力加载系统、机架支撑系统以及深度测量系统； 

所述主轴系统的内部设有主轴20和滚珠花键导向系统21； 

所述动力系统内设有伺服电机4、滚珠丝杠传动系统，所述滚珠丝杠传动系统上设有导轮架30、传感器9以及承载轴28；