[发明专利]一种磨粒冲击疲劳测试设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种磨粒冲击疲劳测试设备。

背景技术

磨粒加工是一种达到高等级加工精度的常用加工方法，包括磨削、研磨、抛光等多种工艺形式，在磨粒加工中，磨粒和被加工材料发生接触导致较软的工件材料被去除，这个过程中，磨粒不可避免的受到冲击等动态载荷，发生磨损、破损等现象，进而影响磨粒工具的使用性能。因此磨粒在动态载荷下的抗冲击性能对于磨粒工具的性能有巨大影响。但是现在并没有一种简便、有效的方法对磨粒的冲击疲劳特性进行量化分析。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种磨粒冲击疲劳测试设备，可以对不同材质磨粒的抗冲击性能进行对比测试，并确定发生冲击疲劳的循环次数，进一步的分析可以确定磨粒在冲击过程中的破碎形式、破碎机理等问题，对于磨料制造和磨具设计等方面具有重要的理论指导意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种磨粒冲击疲劳测试设备，包括被冲击试件6及对被冲击试件6进行冲击的磨粒；还包括基座系统、超声振动系统、测力系统和声发射系统；

所述超声振动系统装接在基座系统上；所述磨粒固接在超声振动系统上；所述声发射系统信号连接磨粒；所述测力系统装接在基座系统上；所述被冲击试件6固接在测力系统上；

通过基座系统调节被冲击试件6与磨粒的相对位置；通过超声振动系统使磨粒发生振动从而实现磨粒对被冲击试件6的冲击；通过测力系统检测磨粒与被冲击试件6间力的动态变化；通过声发射系统检测磨粒对被冲击试件6冲击过程中磨粒达到疲劳破坏时的声发射信号。

一实施例中：所述基座系统包括光学平板1，X轴滑台2，Y轴滑台12，Z轴滑台11和L型板3；X轴滑台2滑动装接在光学平板1上且可沿X轴方向滑动；Y轴滑台12滑动装接在光学平板1上且可沿Y轴方向滑动；Z轴滑台11滑动装接在Y轴滑台12上且可沿Z轴方向滑动；所述X轴方向、Y轴方向与Z轴方向两两垂直；L型板3固定装接在X轴滑台2上；

所述超声振动系统包括超声发生器，超声变幅杆9和工具头7；超声变幅杆9装接在Z轴滑台11，超声发生器传动连接超声变幅杆9；所述工具头7固接在超声变幅杆9；所述磨粒固接在工具头7；

所述测力系统包括力传感器4，第一电荷放大器和第一数据采集卡；力传感器4固接在L型板3上，该第一电荷放大器信号连接力传感器4，该第一数据采集卡信号连接第一电荷放大器；所述被冲击试件6通过连接杆5固接在力传感器4上

所述声发射系统包括声发射传感器8，第二电荷放大器和第二数据采集卡；所述声发射传感器8装设于工具头7内且信号连接磨粒，该第二电荷放大器信号连接声发射传感器8，该第二数据采集卡信号连接第二电荷放大器；

通过X轴滑台2、Y轴滑台12和Z轴滑台11使被冲击试件6和磨粒可在X轴方向、Y轴方向与Z轴方向上移动从而调节被冲击试件6与磨粒的相对位置；通过超声发生器产生超声振动并通过超声变幅杆9传递至工具头7从而实现磨粒对被冲击试件6的冲击。

一实施例中：所述磨粒为普通磨粒或超硬磨粒，该磨粒6粒度大于38μm。

一实施例中：所述被冲击试件6经过研磨抛光处理以使其表面粗糙度不大于Ra0.1μm，该被冲击试件6用超声清洗机清洗后用环氧树脂胶水粘贴在连接杆5。

一实施例中：所述工具头7螺接在超声变幅杆9上。

一实施例中：所述X轴滑台2由步进电机驱动，其步进精度优于0.35μm；所述Y轴滑台12由步进电机驱动，其步进精度优于11μm；所述Z轴滑台11由步进电机驱动，其步进精度优于11μm。

一实施例中：所述力传感器4的性能参数为：测力范围为-25N～25N，测力精度高于0.0025N，采样频率高于8KHz；所述声发射传感器8的性能参数为：频率范围为48～1010kHz，谐振频率大于78kHz，灵敏度峰值大于65dB；所述超声发生器的性能参数为：振动频率f＝18～42KHz，振幅范围为0～22μm。

一实施例中：所述第一电荷放大器与第二电荷放大器为同一电荷放大器；所述第一数据采集卡与第二数据采集卡为同一数据采集卡。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

一种磨粒冲击疲劳测试设备的使用方法，包括：

1)通过Y轴滑台12和Z轴滑台11调整被冲击试件6在Y轴方向与Z轴方向上的位置使其正对磨粒；

2)通过X轴滑台2调整磨粒在X轴方向上的位置使其与被冲击试件6刚好接触；