申請號：201610077809.3
　　申請人：華僑大學
　　發明人：姜峰 張濤 言蘭 徐西鵬

　　摘要：本發明公開了一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，屬于機械加工中的材料性能測試及精密與超精密加工領域，先將硬脆試件進行背襯，采用互為基準法對該試件和背襯進行處理，達到測試所需的表面質量與平行度要求；隨后換裝頂端固接有單顆磨粒的工具頭，并在更換過程中進行對刀；最后進入劃擦測試，試件以指定轉速旋轉，工具頭以指定切深徑向進給，在試件端面形成干涉螺旋形劃痕，測量系統在此過程中采集劃擦力、聲發射信號等物理量。本發明能夠模擬高速磨削過程磨粒間的干涉行為。相關測試結果可用于磨削機理的深入研究以及磨削參數的優化。 　　主權利要求：1.一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：包括：1)將硬脆試件與有色金屬背襯固接在一起；2)對試件端面進行研磨拋光，使其平面度達到IT1級，表面粗糙度Ra優于5nm；3)將試件與背襯固定在電主軸上且背襯向上，試件與背襯可通過電主軸旋轉；對試件與背襯進行在線動平衡；4)采用金剛石單點刀具對該背襯進行修盤，以在背襯表面形成端面跳動量優于IT1級，表面平均粗糙度Ra優于5nm的修盤區域，且背襯表面修盤區域與試件端面的平行度在IT1級以內，具體步驟如下：4-1)聚晶金剛石單點車刀修盤：立式車削模式，修盤時背襯的轉速范圍為2000～10000rpm，聚晶金剛石單點車刀從背襯外側以10～50μm的切深沿背襯徑向進給，進給速度范圍為0.4～1.2mm/s，進給距離為背襯直徑的1/4～1/2；4-2)單晶金剛石單點車刀修盤：立式車削模式，修盤時背襯的轉速范圍為2000～10000rpm，單晶金剛石單點車刀從背襯外側以2～10μm的切深沿背襯徑向進給，進給速度范圍為0.1～0.3mm/s，進給距離為背襯直徑的1/4～1/2；5)取下試件與背襯，翻轉，再次將試件與背襯固定在電主軸上且試件向上，試件與背襯可通過電主軸旋轉；對試件與背襯進行在線動平衡；6)金剛石單點刀具觸碰對刀儀，確定試件端面與對刀儀對刀平面的高度差h0；將金剛石單點刀具更換為頂端固接有單顆磨粒的工具頭，工具頭頂端的磨粒觸碰對刀儀，再將工具頭沿試件與背襯旋轉的軸向方向上移h0+δ，以使工具頭頂端的磨粒位于試件端面上方δ處，完成對刀；7)將工具頭水平移至試件端面的劃擦點正上方，并下移δ+ap以使劃擦深度為ap；根據需測試的劃擦速度v和劃擦點所在的劃擦半徑R，通過計算試件與背襯的設定轉速n；根據需測試的干涉比率ρ，單顆磨粒的圓弧半徑r，劃擦深度ap，通過計算工具頭的徑向進給速度s；試件與背襯按照設定轉速n轉動，且工具頭按照徑向進給速度s和劃擦深度ap沿試件徑向進給，以使磨粒在試件端面劃擦形成預定干涉程度的劃痕，此過程中通過與工具頭相連的測量系統采集劃擦過程中的數據。
　　2.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述步驟7)中，工具頭按照徑向進給速度s和劃擦深度ap沿試件徑向進給的同時沿試件旋轉軸線方向進給。
　　3.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述磨粒為金剛石、CBN、氧化物陶瓷或氮化物陶瓷，磨粒形狀為球形、圓錐形或多棱錐形；該磨粒通過機械夾持、電鍍或釬焊固接在工具頭頂端；所述工具頭為壓頭。
　　4.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述背襯為圓盤形，試件與背襯疊置固接在一起，且試件周緣不超出背襯邊緣之外；所述背襯或試件通過真空吸盤與電主軸相連。
　　5.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述測量系統為測力和聲發射系統，包括相互信號連接的測力儀、聲發射系統、數據采集卡和信號放大器；所述工具頭與測力儀和聲發射系統相連接。
　　6.根據權利要求5所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述測力儀的固有頻率高于4KHz，測力精度優于0.01N；所述數據采集卡的采樣速度高于2M/s。
　　7.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述工具頭在沿試件旋轉的軸向方向和徑向方向的定位精度均優于0.1μm，該定位精度通過位移傳感器及相應的位置反饋系統配合控制。
　　8.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述對刀儀的定位精度優于0.1μm。
　　9.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述的劃痕為連續螺旋形劃痕，劃痕圈數大于3個。
　　10.根據權利要求1所述的一種互為基準法預修硬脆試件的單顆磨粒連續劃擦干涉行為測試方法，其特征在于：所述工具頭軸線平行于試件旋轉軸線。