[实用新型]超声作用下硬脆材料去除的塑脆转换临界条件确定装置

说明书

技术领域

本实用新型属于硬脆材料去除技术领域，涉及一种超声作用下硬脆材料去除的塑性与脆性转换的临界条件确定装置。

背景技术

随着空间应用技术的迅猛发展，对光学系统的反射镜的要求越来越高。考虑到空间光学系统对反射镜轻量化的需求，对反射镜材料提出了一系列要求：低密度、高弹性模量、低热膨胀系数、高热导率和无热应力等。传统材料已经不能满足这些要求。碳化硅材料以其较高的弹性模量、适中的密度、较小的热膨胀系数、较高的热导率、耐热冲击性、高的比刚度和尺寸稳定性好等优点而成为具有良好应用前景的反射镜材料。但碳化硅由于高的硬度和脆性，加工相当困难，容易出现表面缺陷和裂纹。所以，对碳化硅切削机理进行研究，寻找碳化硅从塑性域转化到脆性域的临界条件，具有重要的意义。在塑性域中，可以实现碳化硅的无损加工，表面缺陷大大降低，加工过程容易实现。现有技术已经证明，碳化硅存在着塑性域加工。有文献表明，在超声作用下，玻璃材料的塑性域到脆性域转化的临界条件会发生变化。目前，还无法获得硬脆材料去除的塑性与脆性转换的临界条件。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超声作用下硬脆材料去除的塑脆转换临界条件确定装置，为不同的硬脆材料提供其无损加工的极限条件，解决现有技术存在的对硬脆材料加工困难的问题。

本实用新型的技术方案是，超声作用下硬脆材料去除的塑脆转换临界条件确定装置,包括刀具、测力单元及超声波振动部分，晶片安装在测力单元上，测力单元与X轴控制器连接，刀具与超声波振动部分、Z轴控制器连接。

本实用新型的特点还在于：

测力单元、X轴控制器连接和Z轴控制器均与电脑连接。

超声波振动部分包括超声波发声器，超声波发声器包括换能器且通过变幅杆与导波杆连接，导波杆与刀具连接。

超声波振动部分设置在滑台上，滑台通过丝杠、联轴器与Z轴驱动电机连接。

测力单元包括夹紧装置，晶片设置在夹紧装置上，夹紧装置通过X轴控制器与X轴驱动电机连接。

测力单元还包括微动螺杆。

测力单元设置在床身上，床身上还设有立柱，刀具、Z轴驱动电机和超声波振动部分设置在立柱上。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型既能满足硬脆材料表面划痕实验的要求，即传统的压痕、划痕测试，又可获得超声作用下硬脆材料塑性域到脆性域转化的临界条件。

2、通过本实用新型可获得在超声作用下硬脆材料在不同的加工深度下的材料去除机理，为实现硬脆材料超声辅助加工过程中的工艺参数如切削深度选择以实现塑性域加工提供条件；另外，本实用新型可以应用于硬脆材料超声辅助加工效果的研究。

3、通过本实用新型，能够根据超声振动划过硬脆材料表面产生的切屑获得硬脆材料的塑性域到脆性域转换的临界数值，为获得的塑脆转换的临界切削深度进行验证和解释。

4、本实用新型为超声加工脆性材料提供了良好的理论基础和试验平台。

附图说明

图1本实用新型超声作用下硬脆材料去除的塑脆转换临界条件确定装置结构示意图；

图2硬脆材料表面的划痕图；

图3硬脆材料塑性与脆性划痕对比图；

图4几种划痕的切屑对比图。

图中：1.Z轴驱动电机，2.联轴器，3.丝杠，4.滑台，5.换能器，6.变幅杆，7.导波杆，8.刀具，9.立柱,10.晶片，11.床身，12.X轴驱动电机，13.微动螺杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

超声作用下硬脆材料的加工装置，包括刀具8、测力单元及超声波振动部分，晶片设置在测力单元上，测力单元与X轴控制器连接，刀具与超声波振动部分、Z轴控制器连接。

测力单元、X轴控制器连接和Z轴控制器均与电脑连接。

超声波振动部分包括超声波发声器，超声波发声器包括换能器5且通过变幅杆6与导波杆7连接，导波杆7与刀具8连接。

超声波振动部分设置在滑台4上，滑台通过丝杠3、联轴器2与Z轴驱动电机1连接。

测力单元包括夹紧装置，晶片10设置在夹紧装置上，夹紧装置通过X轴控制器与X轴驱动电机12连接。

测力单元还包括微动螺杆13。

测力单元设置在床身上，床身上还设有立柱9，刀具8、Z轴驱动电机1和超声波振动部分设置在立柱9上。