一种球形磨头预修硬脆试件的单颗磨粒划擦快停测试方法

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划擦快停测试方法，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，将硬脆试件固定并进行在线动平衡，采用球形磨头进行修盘，达到所需的端面跳动以及粗糙度要求；试件以指定转速旋转，顶端固接有单颗磨粒的工具头以指定切深径向进给划擦，在试件端面形成螺旋形划痕，划擦过程中工具头与试件瞬间脱离，实现单磨粒划擦过程中磨粒和试件接触状态的“冻结”，通过三维形貌测量和显微观察，可以更好的了解磨粒去除材料过程中的材料变形、已加工表面形成、界面摩擦等相关机理，进而为磨削等磨粒加工过程材料去除机理的深入研究提供手段。

主权项

一种球形磨头预修硬脆试件的单颗磨粒划擦快停测试方法，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；试件按照设定转速n转动，且工具头沿径向进给，以使磨粒在修盘区域划擦形成螺旋形划痕，划擦过程中工具头瞬间与试件脱离，脱离瞬间工具头顶端的瞬时线速度高于试件转动线速度，以“冻结”脱离瞬间磨粒与试件的接触状态；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。