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　　申请号：201610077809.3
　　申请人：华侨大学
　　发明人：姜峰 张涛 言兰 徐西鹏

　　摘要：本发明公开了一种互为基准法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，先将硬脆试件进行背衬，采用互为基准法对该试件和背衬进行处理，达到测试所需的表面质量与平行度要求；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。 　　主权利要求：1.一种互为基准法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)将硬脆试件与有色金属背衬固接在一起；2)对试件端面进行研磨抛光，使其平面度达到IT1级，表面粗糙度Ra优于5nm；3)将试件与背衬固定在电主轴上且背衬向上，试件与背衬可通过电主轴旋转；对试件与背衬进行在线动平衡；4)采用金刚石单点刀具对该背衬进行修盘，以在背衬表面形成端面跳动量优于IT1级，表面平均粗糙度Ra优于5nm的修盘区域，且背衬表面修盘区域与试件端面的平行度在IT1级以内，具体步骤如下：4-1)聚晶金刚石单点车刀修盘：立式车削模式，修盘时背衬的转速范围为2000～10000rpm，聚晶金刚石单点车刀从背衬外侧以10～50μm的切深沿背衬径向进给，进给速度范围为0.4～1.2mm/s，进给距离为背衬直径的1/4～1/2；4-2)单晶金刚石单点车刀修盘：立式车削模式，修盘时背衬的转速范围为2000～10000rpm，单晶金刚石单点车刀从背衬外侧以2～10μm的切深沿背衬径向进给，进给速度范围为0.1～0.3mm/s，进给距离为背衬直径的1/4～1/2；5)取下试件与背衬，翻转，再次将试件与背衬固定在电主轴上且试件向上，试件与背衬可通过电主轴旋转；对试件与背衬进行在线动平衡；6)金刚石单点刀具触碰对刀仪，确定试件端面与对刀仪对刀平面的高度差h0；将金刚石单点刀具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，再将工具头沿试件与背衬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端面上方δ处，完成对刀；7)将工具头水平移至试件端面的划擦点正上方，并下移δ+ap以使划擦深度为ap；根据需测试的划擦速度v和划擦点所在的划擦半径R，通过计算试件与背衬的设定转速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ap，通过计算工具头的径向进给速度s；试件与背衬按照设定转速n转动，且工具头按照径向进给速度s和划擦深度ap沿试件径向进给，以使磨粒在试件端面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。
　　2.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述步骤7)中，工具头按照径向进给速度s和划擦深度ap沿试件径向进给的同时沿试件旋转轴线方向进给。
　　3.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述磨粒为金刚石、CBN、氧化物陶瓷或氮化物陶瓷，磨粒形状为球形、圆锥形或多棱锥形；该磨粒通过机械夹持、电镀或钎焊固接在工具头顶端；所述工具头为压头。
　　4.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述背衬为圆盘形，试件与背衬叠置固接在一起，且试件周缘不超出背衬边缘之外；所述背衬或试件通过真空吸盘与电主轴相连。
　　5.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述测量系统为测力和声发射系统，包括相互信号连接的测力仪、声发射系统、数据采集卡和信号放大器；所述工具头与测力仪和声发射系统相连接。
　　6.根据权利要求5所述的一种互为基准法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：所述测力仪的固有频率高于4KHz，测力精度优于0.01N；所述数据采集卡的采样速度高于2M/s。
　　7.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述工具头在沿试件旋转的轴向方向和径向方向的定位精度均优于0.1μm，该定位精度通过位移传感器及相应的位置反馈系统配合控制。
　　8.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述对刀仪的定位精度优于0.1μm。
　　9.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述的划痕为连续螺旋形划痕，划痕圈数大于3个。
　　10.根据权利要求1所述的一种互为基准法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：所述工具头轴线平行于试件旋转轴线。