[发明专利]超声振动辅助下单颗磨粒磨削实验装置及方法

权利要求书

1.超声振动辅助下单颗磨粒磨削实验装置，其特征在于：包括超精密机床、对刀系统、超声振动系统、测力系统、高速摄像系统和数据处理系统，超精密机床上设有气浮工作台，气浮工作台上设有支撑盘，测力系统设在支撑盘上，测力系统上设有刀具固定架，超声振动系统包括超声发生电源、换能器和变幅杆，换能器设在变幅杆上端，超声发生电源通过导线与换能器连接，刀具固定架上设有刀具微调机构，变幅杆设在刀具微调机构上，变幅杆的动力输出端设有电镀金刚石单颗磨粒刀具，高速摄像系统设在超精密机床上，数据处理系统包括电荷放大器、数据采集卡和计算机，测力系统、电荷放大器、数据采集卡和计算机通过数据线顺次连接。

2.根据权利要求1所述的超声振动辅助下单颗磨粒磨削实验方法，其特征在于：包括以下步骤，

（1）、工件安装在超精密机床的气浮主轴夹具上；将对刀系统安装到超精密机床的气浮工作台上；

（2）、利用对刀系统上的成像系统，通过调节气浮工作台和刀具微调机构进行快速准确对刀；

（3）、对刀完成后，将对刀系统拆卸，开动超精密机床及超声振动系统，使电镀金刚石单颗磨粒刀具产生Z向超声振动，通过操控机床数控系统，使电镀金刚石单颗磨粒刀具在工件轴向实现螺旋进给，并在进给过程中，阶段加深微量切削深度，测力系统对实验过程中单颗磨粒受力情况进行在线检测和记录，并将数据经电荷放大器、数据采集卡传输到计算机；

（4）、高速摄像系统对磨削过程中磨粒的运动轨迹、微观变化过程以及材料的去除过程进行在线观测和记录；

（5）、通过改变不同的切削速度，可以模拟单颗磨粒在不同切削条件下的切削性能；关闭超声振动系统，模拟单颗磨粒在常规磨削情况的切削性能。

3.根据权利要求2所述的超声振动辅助下单颗磨粒磨削实验方法，其特征在于：所述步骤（3）中，电镀金刚石单颗磨粒刀具在进给过程中所受的力通过变幅杆传递给刀具固定架，刀具固定架再将受力传递给测力系统，测力系统将力的动态变化信号传输给与其连接的数据处理系统，即可实现超声振动辅助下单颗磨粒磨削过程中磨削力动态变化的检测和记录。

4.根据权利要求2或3所述的超声振动辅助下单颗磨粒磨削实验方法，其特征在于：所述步骤（4）中，利用高速摄像系统在线观测超声辅助下单颗磨粒的切削过程，观察磨削过程中磨粒产生裂纹、破碎、脱落的微观变化，以及材料的去除过程。