一种球形磨头预修硬脆试件的单颗磨粒连续划擦干涉行为测试方法

摘要

本发明公开了一种球形磨头预修硬脆试件的单颗磨粒连续划擦干涉行为测试方法，属于机械加工中的材料性能测试及精密与超精密加工领域，通过将硬脆试件固定在电主轴上，对该试件进行在线动平衡；然后采用球形磨头对该试件进行修盘，达到测试所需的端面跳动以及粗糙度要求；随后换装顶端固接有单颗磨粒的工具头，并在更换过程中进行对刀；最后进入划擦测试，试件以指定转速旋转，工具头以指定切深径向进给，在试件端面形成干涉螺旋形划痕，测量系统在此过程中采集划擦力、声发射信号等物理量。本发明能够模拟高速磨削过程磨粒间的干涉行为。相关测试结果可用于磨削机理的深入研究以及磨削参数的优化。

主权项

一种球形磨头预修硬脆试件的单颗磨粒连续划擦干涉行为测试方法，其特征在于：包括：1)将硬脆试件固定在电主轴上，试件可通过电主轴旋转；对该试件进行在线动平衡；2)采用球形磨头对该试件进行修盘，以在试件表面形成端面跳动量优于IT1级，表面平均粗糙度Ra优于10nm的修盘区域，具体步骤如下：2‑1)球形磨头粗加工修盘：修盘的同时对球形磨头和试件进行冷却，修盘时试件的转速范围为3000～10000rpm，球形磨头以8000～20000rpm的转速自转，同时从试件外侧以10～50μm的切深沿试件径向进给，进给速度范围为0.4～1.2mm/s，进给距离为试件直径的1/4～1/2；2‑2)球形磨头精加工修盘：修盘的同时对球形磨头和试件进行冷却，修盘时试件的转速范围为3000～10000rpm，球形磨头以8000～20000rpm的转速自转，同时从试件外侧以2～10μm的切深沿试件径向进给，进给速度范围为0.1～0.3mm/s，进给距离为试件直径的1/4～1/2；3)球形磨头触碰对刀仪，确定修盘区域与对刀仪对刀平面的高度差h₀；将球形磨头更换为顶端固接有单颗磨粒的工具头，工具头顶端的磨粒触碰对刀仪，再将工具头沿试件旋转的轴向方向上移h₀+δ，以使工具头顶端的磨粒位于试件修盘区域上方δ处，完成对刀；4)将工具头水平移至修盘区域的划擦点正上方，并下移δ+a_p以使划擦深度为a_p；根据需测试的划擦速度v和划擦点所在的划擦半径R，通过计算试件的设定转速n；根据需测试的干涉比率ρ，单颗磨粒的圆弧半径r，划擦深度a_p，通过计算工具头的径向进给速度s；试件按照设定转速n转动，且工具头按照径向进给速度s和划擦深度a_p沿试件径向进给，以使磨粒在修盘区域划擦形成预定干涉程度的划痕，此过程中通过与工具头相连的测量系统采集划擦过程中的数据。