申請?zhí)枺?01410241159.2

　　申請人：河南理工大學

　　摘要：超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗裝置，包括超精密機床、對刀系統(tǒng)、超聲振動系統(tǒng)、測力系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，包括以下步驟：工件安裝在超精密機床的氣浮主軸夾具上；利用對刀系統(tǒng)快速準確對刀；將對刀系統(tǒng)拆卸，開動超精密機床及超聲振動系統(tǒng)，測力系統(tǒng)對實驗過程中單顆磨粒受力情況進行在線檢測和記錄，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C；高速攝像系統(tǒng)對磨削過程中磨粒的運動軌跡、微觀變化過程以及材料的去除過程進行在線觀測和記錄。本發(fā)明真實的反映整個砂輪的磨削過程，特別是能反映超聲磨削情況下磨粒的切削過程，可為砂輪的制造及研究、砂輪的切削機理提供有價值的實驗數(shù)據(jù)。

　　主權利要求：1.超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗裝置，其特征在于：包括超精密機床、對刀系統(tǒng)、超聲振動系統(tǒng)、測力系統(tǒng)、高速攝像系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，超精密機床上設有氣浮工作臺，氣浮工作臺上設有支撐盤，測力系統(tǒng)設在支撐盤上，測力系統(tǒng)上設有刀具固定架，超聲振動系統(tǒng)包括超聲發(fā)生電源、換能器和變幅桿，換能器設在變幅桿上端，超聲發(fā)生電源通過導線與換能器連接，刀具固定架上設有刀具微調機構，變幅桿設在刀具微調機構上，變幅桿的動力輸出端設有電鍍金剛石單顆磨粒刀具，高速攝像系統(tǒng)設在超精密機床上，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機，測力系統(tǒng)、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡和計算機通過數(shù)據(jù)線順次連接。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，其特征在于：包括以下步驟， （1）、工件安裝在超精密機床的氣浮主軸夾具上；將對刀系統(tǒng)安裝到超精密機床的氣浮工作臺上； （2）、利用對刀系統(tǒng)上的成像系統(tǒng)，通過調節(jié)氣浮工作臺和刀具微調機構進行快速準確對刀； （3）、對刀完成后，將對刀系統(tǒng)拆卸，開動超精密機床及超聲振動系統(tǒng)，使電鍍金剛石單顆磨粒刀具產生Z向超聲振動，通過操控機床數(shù)控系統(tǒng)，使電鍍金剛石單顆磨粒刀具在工件軸向實現(xiàn)螺旋進給，并在進給過程中，階段加深微量切削深度，測力系統(tǒng)對實驗過程中單顆磨粒受力情況進行在線檢測和記錄，并將數(shù)據(jù)經(jīng)電荷放大器、數(shù)據(jù)采集卡傳輸?shù)接嬎銠C； （4）、高速攝像系統(tǒng)對磨削過程中磨粒的運動軌跡、微觀變化過程以及材料的去除過程進行在線觀測和記錄； （5）、通過改變不同的切削速度，可以模擬單顆磨粒在不同切削條件下的切削性能；關閉超聲振動系統(tǒng)，模擬單顆磨粒在常規(guī)磨削情況的切削性能。

　　3.根據(jù)權利要求2所述的超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，其特征在于：所述步驟（3）中，電鍍金剛石單顆磨粒刀具在進給過程中所受的力通過變幅桿傳遞給刀具固定架，刀具固定架再將受力傳遞給測力系統(tǒng)，測力系統(tǒng)將力的動態(tài)變化信號傳輸給與其連接的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，即可實現(xiàn)超聲振動輔助下單顆磨粒磨削過程中磨削力動態(tài)變化的檢測和記錄。

　　4.根據(jù)權利要求2或3所述的超聲振動輔助下單顆磨粒磨削實驗方法，其特征在于：所述步驟（4）中，利用高速攝像系統(tǒng)在線觀測超聲輔助下單顆磨粒的切削過程，觀察磨削過程中磨粒產生裂紋、破碎、脫落的微觀變化，以及材料的去除過程。