[发明专利]超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备

权利要求书

1.超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，其特征在于：

包括床身(1)、X向直线运动机构(2)、Z向直线运动机构(3)、转接板(5)、角度微调装置(6)、支架(7)、超声换能器(8)、变幅杆(9)、试件(10)、工具头(11)、回转盘(12)和主轴电机(14)；

该X向直线运动机构(2)装设在床身(1)和Z向直线运动机构(3)之间以使Z向直线运动机构(3)能沿X向直线运动，该Z向直线运动机构(3)装设在X向直线运动机构(2)和转接板(5)之间以使转接板(5)能沿Z向直线运动，该角度微调装置(6)装设在转接板(5)和支架(7)之间以使支架(7)能沿Y轴转动，该超声换能器(8)与变幅杆(9)连接在一起并固定在支架(7)上，该试件(10)装夹在变幅杆(9)上并与变幅杆(9)一起做高频周期振动；

该主轴电机(14)装设在床身(1)上，该主轴电机(14)传动连接回转盘(12)以带动回转盘(12)绕Z向转动，该回转盘(12)外回转周壁上固设有工具头(11)，该工具头(11)上固设有单颗磨粒。

2.根据权利要求1所述的超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，其特征在于：还包括测力仪(4)，该测力仪(4)装接在转接板(5)和角度微调装置(6)之间。

3.根据权利要求1所述的超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，其特征在于：还包括主轴(13)，该主轴(13)传动连接主轴电机(14)和回转盘(12)且主轴(13)轴线沿Z向布置。

4.根据权利要求1所述的超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，其特征在于：还包括控制系统，该控制系统连接X向直线运动机构(2)、Z向直线运动机构(3)、角度微调装置(6)和主轴电机(14)。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，其特征在于：该工具头(11)个数包含有两个，该两个工具头(11)质量相等且轴向对称地固设在该回转盘(12)的回转周壁上，该两个工具头(11)上有且只有一个工具头(11)上装接有单颗磨粒。

6.根据权利要求1所述的超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备的试验方法，其特征在于：包括：

步骤1，将试件(10)装夹在变幅杆(9)上；

步骤2，通过调整角度微调装置(6)使试件(10)的划擦表面与Z向进给方向平行；

步骤3，主轴电机(14)带动回转盘(12)转动，带动工具头(11)做圆周运动；

步骤4，X向直线运动机构(2)带动Z向直线运动机构(3)、转接板(5)、角度微调装置(6)、支架(7)、超声换能器(8)、变幅杆(9)和试件(10)沿X正方向移动，带动支架(7)及该支架(7)上的超声换能器(8)、变幅杆(9)和试件(10)沿X正方向移动，直至对刀完成；

步骤5，开启超声换能器(8)，使试件(10)与变幅杆(9)一起做高频超声振动；

步骤6，X向直线运动机构(2)继续带动支架(7)及该支架(7)上的超声换能器(8)、变幅杆(9)和试件(10)沿X正方向进给，确定该次试验的划擦深度；

步骤7，设定Z向直线运动机构(3)的进给速度和进给距离，并驱动Z向直线运动机构(3)实现进给；

步骤8，X向直线运动机构(2)沿X向负方向进给，使工具头(11)退出试件(10)，关闭超声换能器(8)。

7.根据权利要求2所述的超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备的试验方法，其特征在于：包括：

步骤1，将试件(10)装夹在变幅杆(9)上；

步骤2，通过调整角度微调装置(6)使试件(10)的划擦表面与Z向进给方向平行；

步骤3，主轴电机(14)带动回转盘(12)转动，带动工具头(11)做圆周运动；

步骤4，X向直线运动机构(2)带动Z向直线运动机构(3)、测力仪(4)、转接板(5)、角度微调装置(6)、支架(7)、超声换能器(8)、变幅杆(9)和试件(10)沿X正方向移动，带动支架(7)及该支架(7)上的超声换能器(8)、变幅杆(9)和试件(10)沿X正方向移动；该移动进一步的如包括：

先快速进给；

当工具头(11)顶端极限接近于试件(10)划擦表面时，改为点动进给，直至工具头(11)与试件(10)划擦表面接触为止，接触与否则通过测力仪(4)是否有力信号判断，当有力信号出现时对刀完成；

步骤5，开启超声换能器(8)，使试件(10)与变幅杆(9)一起做高频超声振动；

步骤6，X向直线运动机构(2)继续带动支架(7)及该支架(7)上的超声换能器(8)、变幅杆(9)和试件(10)沿X正方向进给，确定该次试验的划擦深度；

步骤7，设定Z向直线运动机构(3)的进给速度和进给距离，并驱动Z向直线运动机构(3)实现进给；

步骤8，驱动X向直线运动机构(2)沿X向负方向进给，使工具头(11)退出试件(10)，关闭超声换能器(8)。