[发明专利]超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备

说明书

本发明公开了超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，X向直线运动机构装设在床身和Z向直线运动机构之间，Z向直线运动机构装设在X向直线运动机构和转接板之间，角度微调装置装设在转接板和支架之间，超声换能器与变幅杆连接在一起并固定在支架上，试件与变幅杆一起做高频周期振动；主轴电机带动回转盘绕Z向转动，回转盘外回转周壁上固设有工具头，该工具头上固设有单颗磨粒。它具有如下优点：X向进给用于控制划擦深度，角度微调装置用于调整试件划擦表面与Z向进给方向平行，Z向进给用于在试件表面形成若干个等切深等长度的划痕，可以实现单颗磨粒的干涉划擦与非干涉划擦，可以用于研究超声辅助单颗磨粒划擦过程的材料去除机理。

技术领域

本发明涉及一种划擦试验装备，尤其涉及一种超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备。

背景技术

随着科技的发展对硬脆性材料、难加工材料和新型先进材料的需求日益增多，对关键零件的加工效率、加工质量和加工精度提出了更高的要求。传统磨削方法因不可避免的产生较大的磨削力以及磨削热，引起试件表面、亚表面损伤以及砂轮寿命低等一系列问题。尤其在精密与超精密加工领域，这些加工缺陷的存在严重制约着零件加工精度及加工效率的提高。为解决这些问题，超声振动被引入到磨削加工中。国内外广泛研究证实超声振动磨削在提高材料去除率、提高加工表面质量与加工精度、降低试件表面损伤以及延长砂轮寿命等方面具有显著优势。磨削过程看做是磨具表面大量排列参差不齐，分布不规则的形状各异的磨粒共同完成的切削过程。在科学研究中，常把复杂现象抽象成一种简化的模式，来探讨一些最本质的问题。构成砂轮的细小磨粒的切削作用是磨削加工的基础，单颗磨粒切削作为磨削加工的基本模式，成为认识复杂磨削作用的一种重要手段。因此有必要开展超声辅助条件下单颗磨粒划擦过程材料的去除机理。

检索相关专利发现：

申请号为201410241159.2的发明申请公开了一种超声振动辅助下磨削试验装置及方法，该方法所形成的划痕是在试件的圆周面，划痕的深度是不变的。砂轮磨削过程磨粒切入试件然后切出，在这个过程磨粒的划擦深度是变化的。

申请号为201511015483.3的发明申请和申请号为201521125261.2的实用新型专利同时公开了一种新型超声振动辅助单颗磨粒刻线试验装置及方法。上述试验装置及方法在实施过程中将超声振动附件在试件和测力仪之间，同时超声装置并没有固定在测力仪上而是与外界相连。根据基本的力学分析可得，测力仪测得的力是单颗磨粒作用在试件上的力与变幅杆作用在工装上的力的合理，并不是真实的划擦力，因此该试验装置及方法存在原理性错误。

同时上述公开的试验装置及方法是在精密磨床上的基础上实现的，而精密磨床的各方面精度远不能满足研究超声辅助条件下单颗磨粒划擦过程的材料去除机理。

发明内容

本发明提供了超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，其克服了背景技术中精密磨床所存在的不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：

超声辅助单颗磨粒钟摆式划擦试验装备，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；