一種預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)，主要包括固定座，工作臺(tái)，電主軸，摩擦盤，X向進(jìn)給裝置，Z向進(jìn)給裝置，夾緊裝置，對(duì)磨工具，修盤裝置，測(cè)量系統(tǒng)，對(duì)刀儀等；通過修盤裝置對(duì)摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)通過修盤裝置對(duì)摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)，通過Z向進(jìn)給裝置和X向進(jìn)給裝置帶動(dòng)對(duì)磨工具與摩擦盤接觸進(jìn)行摩擦測(cè)試，測(cè)試過程中對(duì)磨工具與摩擦盤間壓力保持恒定，測(cè)量系統(tǒng)在此過程中采集數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型可以有效提高高速摩擦測(cè)試的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。
【專利說明】
一種預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于摩擦學(xué)測(cè)試及精密與超精密加工領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)修摩擦副 的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 摩擦磨損發(fā)生在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械、材料切削加工、機(jī)構(gòu)往復(fù)運(yùn)動(dòng)等場(chǎng)合，摩擦系數(shù)及 磨損歷程對(duì)于零件材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻潤(rùn)滑方式的選擇等方面具有重要意義。其中 高速摩擦磨損又有著和一般摩擦磨損不同的特征:①高速(線速度大于15m/s)產(chǎn)生的慣性 力會(huì)影響潤(rùn)滑油的附著能力，將潤(rùn)滑油從摩擦區(qū)域擠出或甩出，造成摩擦系數(shù)的增大;②高 速摩擦伴隨著實(shí)際接觸點(diǎn)的劇烈塑性變形，從而增加了接觸點(diǎn)處的材料流動(dòng)，減小了剪切 阻力，進(jìn)而減小了摩擦系數(shù);③高速摩擦中實(shí)際接觸點(diǎn)處的塑性變形導(dǎo)致了熱量的產(chǎn)生和 溫度的上升，增加了摩擦副之間的化學(xué)親和作用，從而增加了摩擦系數(shù)。鑒于高速摩擦物理 過程的復(fù)雜性，高速摩擦磨損已經(jīng)成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)問題。
[0003] -般摩擦磨損的測(cè)試包括球盤、銷盤、盤盤、四球等各種摩擦方法及其相關(guān)摩擦磨 損試驗(yàn)機(jī)中，摩擦副在摩擦初期產(chǎn)生磨合作用，經(jīng)過一段時(shí)間后摩擦狀態(tài)達(dá)到穩(wěn)定，進(jìn)入穩(wěn) 定磨損階段，此時(shí)儀器測(cè)量摩擦副的相對(duì)位移、摩擦力等物理量，計(jì)算出摩擦系數(shù)和磨損 率。對(duì)于高速摩擦現(xiàn)有的試驗(yàn)方法存在以下問題:①高速過程中摩擦副實(shí)現(xiàn)磨合過程的條 件較為苛刻，甚至不會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定磨損階段而直接到達(dá)嚴(yán)重磨損階段;②高速摩擦過程的對(duì) 磨工具磨損嚴(yán)重，即使達(dá)到了穩(wěn)定磨損階段，對(duì)磨工具的幾何形狀也已經(jīng)發(fā)生了明顯的改 變，影響了測(cè)試的精度和準(zhǔn)確性;③高速摩擦中高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的巨大慣性力嚴(yán)重影響了 摩擦測(cè)試的精度。因?yàn)樯鲜鰡栴}的限制，現(xiàn)有的商業(yè)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速水平大概 在5000rpm(直徑50mm的摩擦盤），線速度約合7.87m/s，難以達(dá)到高速摩擦的測(cè)試要求。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種預(yù)修摩擦副的高速 摩擦試驗(yàn)機(jī)，旨在減少磨合過程，利用單點(diǎn)刀具對(duì)摩擦盤進(jìn)行在線修盤，保證摩擦副的形狀 精度和相對(duì)位置精度，同時(shí)通過動(dòng)平衡增加摩擦過程的穩(wěn)定性，力反饋裝置可保證摩擦測(cè) 試過程中對(duì)磨工具與摩擦盤間的壓力恒定，從而實(shí)現(xiàn)高速摩擦測(cè)試。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，包括：
[0007] 固定座；
[0008] 水平布置的工作臺(tái)，固接在固定座頂部；
[0009] 垂直布置的電主軸，固接在固定座，且電主軸向上穿出工作臺(tái)；
[0010] 摩擦盤，固接在電主軸頂部且與電主軸同軸，通過電主軸帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)；
[0011] X向進(jìn)給裝置，裝接在工作臺(tái)，且進(jìn)給方向垂直于電主軸回轉(zhuǎn)軸線并沿摩擦盤徑向 進(jìn)給；
[0012] Z向進(jìn)給裝置，裝接在X向進(jìn)給裝置，且進(jìn)給方向平行于電主軸回轉(zhuǎn)軸線；
[0013] 夾緊裝置，可裝拆地裝接在Z向進(jìn)給裝置;該夾緊裝置包括夾具體、拉桿和對(duì)磨工 具夾具，其中夾具體固接在Z向進(jìn)給裝置，該夾具體內(nèi)設(shè)有上下布置且相互連通的沉頭孔與 錐孔;拉桿與對(duì)磨工具夾具上下裝接在一起;拉桿位于夾具體沉頭孔內(nèi)且拉桿伸出夾具體 上表面之外;對(duì)磨工具夾具位于夾具體錐孔內(nèi)且下部伸出夾具體下表面之外；該對(duì)磨工具 夾具具有與錐孔適配的錐體結(jié)構(gòu)，該錐體結(jié)構(gòu)適配裝接在錐孔內(nèi)以使對(duì)磨工具夾具與夾具 體形成錐連接；
[0014] 與摩擦盤配合摩擦的對(duì)磨工具，裝接在夾緊裝置；
[0015] 用于控制夾緊裝置沿Z向微動(dòng)并保持對(duì)磨工具與摩擦盤間壓力恒定的力反饋裝 置，裝接在夾緊裝置；
[0016] 用于對(duì)摩擦盤表面進(jìn)行修盤的修盤裝置，可裝拆地裝接在Z向進(jìn)給裝置；
[0017] 用于采集劃擦過程數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)，與對(duì)磨工具相連；
[0018] 通過修盤裝置對(duì)摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)，通過Z向進(jìn)給裝置和 X向進(jìn)給裝置帶動(dòng)對(duì)磨工具與摩擦盤接觸，直至摩擦盤與對(duì)磨工具間壓力達(dá)到測(cè)試設(shè)定值， 進(jìn)行摩擦測(cè)試;測(cè)試過程中通過力反饋裝置保證對(duì)磨工具與摩擦盤間壓力保持恒定在測(cè)試 設(shè)定值，測(cè)量系統(tǒng)在此過程中采集數(shù)據(jù)。
[0019] -實(shí)施例中：所述固定座包括上下固接的床身與底座;所述工作臺(tái)固接在床身頂 部;所述電主軸固接在床身；
[0020] 所述工作臺(tái)與固定座之間設(shè)有一能調(diào)平和支撐工作臺(tái)的調(diào)整裝置；
[0021] 所述工作臺(tái)上固接有支撐架，該支撐架包括對(duì)稱設(shè)置的長(zhǎng)度不等的兩個(gè)支撐臂， 較短的支撐臂與工作臺(tái)之間設(shè)有一能調(diào)整較短支撐臂高度的微調(diào)裝置;所述X向進(jìn)給裝置 固定在該兩個(gè)支撐臂頂部;通過微調(diào)裝置調(diào)整較短支撐臂高度以調(diào)節(jié)X向進(jìn)給裝置進(jìn)給方 向；所述微調(diào)裝置的最小位移分辨率優(yōu)于I Onm。
[0022] -實(shí)施例中：所述電主軸旋轉(zhuǎn)的端面跳動(dòng)量和徑向跳動(dòng)量均小于Ιμπι，且其最大轉(zhuǎn) 速不低于5000rpm。
[0023] -實(shí)施例中：所述摩擦盤為有色金屬、黑色金屬或脆硬材料制成的圓盤狀結(jié)構(gòu);摩 擦盤通過摩擦盤夾具固接在電主軸頂部;所述摩擦盤夾具為真空吸盤、磁吸盤或機(jī)械式夾 具;電主軸、摩擦盤夾具與摩擦盤三者同軸；
[0024] -實(shí)施例中：所述對(duì)磨工具為摩擦球或摩擦銷，該對(duì)磨工具表面設(shè)有或不設(shè)有涂 層。
[0025] 一實(shí)施例中：X向進(jìn)給裝置的進(jìn)位精度優(yōu)于0.lMi;Z向進(jìn)給裝置的進(jìn)位精度優(yōu)于 0·Iym0
[0026] 一實(shí)施例中：所述測(cè)量系統(tǒng)為測(cè)力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號(hào)連接的測(cè)力儀、 聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號(hào)放大器;所述對(duì)磨工具與測(cè)力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接;所述 測(cè)力儀的固有頻率高于4ΚΗζ，測(cè)力精度優(yōu)于0.01Ν;所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣速度高于2M/s。
[0027] -實(shí)施例中：所述拉桿上設(shè)有至少兩個(gè)止推軸承;所述止推軸承均位于夾具之沉 頭孔內(nèi)，且上方的止推軸承的座圈上端面略高于夾具體上表面;所述對(duì)磨工具夾具下端為 一套管，套管內(nèi)設(shè)有剛性限位塊，所述對(duì)磨工具可裝拆地卡接在套管內(nèi)并頂?shù)衷趧傂韵尬?塊;所述夾緊裝置還包括：
[0028]端蓋，固接在夾具體上表面;該端蓋上設(shè)有通孔，拉桿從該通孔伸出；通過端蓋將 止推軸承與軸環(huán)限制在夾具體的沉頭孔；
[0029]手輪，適配裝接在拉桿頂端。
[0030] -實(shí)施例中：所述修盤裝置與對(duì)磨工具及對(duì)磨工具夾具替換裝接在夾緊裝置，包 括裝接在一起的修盤刀具和修盤刀桿，修盤刀桿具有與夾具體錐孔適配的錐體結(jié)構(gòu)，該修 盤刀桿可裝拆地裝接在拉桿;或，
[0031]所述修盤裝置與夾緊裝置替換裝接在Z向進(jìn)給裝置，包括裝接在一起的動(dòng)力頭和 單點(diǎn)磨頭。
[0032] -實(shí)施例中：所述修盤刀具為金剛石車刀、CBN車刀。
[0033] 本實(shí)用新型所涉及的各個(gè)裝置單一的處理過程為公知常識(shí)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根 據(jù)上述的描述都可以利用上述裝置完成這些處理過程。本實(shí)用新型的實(shí)用新型點(diǎn)在將各個(gè) 裝置組合使用，故而這些裝置的具體操作步驟不做詳細(xì)描述。
[0034] 本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0035] 本實(shí)用新型的預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)，采用動(dòng)平衡避免了摩擦盤高速旋轉(zhuǎn) 過程中的大幅端面跳動(dòng)或徑向跳動(dòng)，從而增加摩擦過程的穩(wěn)定性;同時(shí)，利用單點(diǎn)刀具超精 密加工技術(shù)對(duì)摩擦盤進(jìn)行在線加工，保證摩擦副的形狀精度和相對(duì)位置精度，從而保證了 摩擦副的相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，減少摩擦副的磨合過程，降低對(duì)磨工具的磨損和形狀變化;再配合 力反饋裝置保證摩擦測(cè)試過程中對(duì)磨工具與摩擦盤間的壓力恒定，進(jìn)一步保證了測(cè)試的精 度和準(zhǔn)確性，能夠?qū)崿F(xiàn)高速摩擦測(cè)試。
【附圖說明】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0037]圖1為本實(shí)用新型預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)的正視示意圖。
[0038] 圖2為本實(shí)用新型預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)的俯視示意圖。
[0039] 圖3為本實(shí)用新型預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)的局部放大示意圖，圖中示出X向 進(jìn)給裝置，Z向進(jìn)給裝置，夾緊裝置，工具頭及相關(guān)部件的連接關(guān)系。
[0040] 圖4為圖3中A處放大示意圖，示出對(duì)磨工具夾具及對(duì)磨工具。
[0041 ]圖5為本實(shí)用新型的夾緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042] 圖6為本實(shí)用新型的夾緊裝置俯視示意圖。
[0043] 圖7為本實(shí)用新型的修盤裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044] 附圖標(biāo)記:底座1，床身2，電主軸3，調(diào)整螺釘4，工作臺(tái)5，微調(diào)裝置6，支撐架7，X向 直線電機(jī)8，X向直線電機(jī)動(dòng)子8a，X向直線電機(jī)定子8b，Z向直線電機(jī)9，Z向直線電機(jī)動(dòng)子9a， Z向直線電機(jī)定子9b，力反饋裝置10,夾緊裝置11，夾具體11a，端蓋11b，止推軸承11c，拉桿 lld，手輪lie，圓頭螺釘Ilf，內(nèi)六角螺釘llg，對(duì)磨工具夾具llh，對(duì)磨工具12,摩擦盤13,摩 擦盤夾具14，修盤裝置15，修盤刀桿15a，修盤刀具15b。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 下面通過實(shí)施例具體說明本實(shí)用新型的內(nèi)容：
[0046] 實(shí)施例1
[0047]請(qǐng)查閱圖1至圖5，一種預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)，包括：
[0048]固定座，包括上下布置并用螺栓固接的床身2與底座1;床身2為鑄鐵結(jié)構(gòu)，可以保 證試驗(yàn)機(jī)的整體剛度，同時(shí)具備一定的吸振能力；
[0049] 水平布置的工作臺(tái)5,固接在床身2頂部;工作臺(tái)5與床身2之間設(shè)有一調(diào)整裝置，為 調(diào)整螺釘4,用于調(diào)平工作臺(tái)5,并對(duì)工作臺(tái)5起一定的支撐作用，以增加工作臺(tái)5的剛度;工 作臺(tái)5中部為孔結(jié)構(gòu)；
[0050] 垂直布置的電主軸3,固接在床身2,且電主軸3向上從工作臺(tái)5的孔結(jié)構(gòu)中穿出工 作臺(tái)5;所述電主軸3可以為電動(dòng)機(jī)直聯(lián)主軸或電動(dòng)機(jī)經(jīng)中間傳動(dòng)、變速裝置驅(qū)動(dòng)主軸，其旋 轉(zhuǎn)的端面跳動(dòng)量和徑向跳動(dòng)量均小于Iym，且其最大轉(zhuǎn)速不低于5000rpm;
[0051] 摩擦盤13,為有色金屬、黑色金屬或脆硬材料制成的圓盤狀結(jié)構(gòu)，通過摩擦盤夾具 14固接在電主軸3頂部;所述摩擦盤夾具14為真空吸盤、磁吸盤或機(jī)械式夾具；當(dāng)摩擦盤13 較薄或者摩擦盤13是硬脆材料時(shí)選用真空吸盤，當(dāng)摩擦盤13是鐵磁性材料時(shí)可選用磁吸 盤；電主軸3、摩擦盤夾具14與摩擦盤13三者同軸;通過電主軸3帶動(dòng)摩擦盤13進(jìn)行高速旋 轉(zhuǎn)；
[0052] X向進(jìn)給裝置，為進(jìn)位精度優(yōu)于Ο.?μπι的X向直線電機(jī)8,通過進(jìn)給控制系統(tǒng)控制，且 該定位精度由光柵尺及其相應(yīng)的位置反饋系統(tǒng)配合控制來保證;所述工作臺(tái)5上固接有支 撐架7,該支撐架7包括對(duì)稱固接的長(zhǎng)度不等的兩個(gè)支撐臂，較短的支撐臂與工作臺(tái)5之間設(shè) 有一能調(diào)整較短支撐臂高度的微調(diào)裝置6;較長(zhǎng)的支撐臂直接固接在工作臺(tái)5上;所述X向直 線電機(jī)8水平固定在該兩個(gè)支撐臂頂部;所述微調(diào)裝置6為手動(dòng)微調(diào)旋鈕，最小位移分辨率 至少達(dá)到IOnm或更佳;通過微調(diào)裝置6調(diào)整第較短支撐臂高度，從而調(diào)節(jié)X向直線電機(jī)8的進(jìn) 給方向，使其垂直于電主軸3回轉(zhuǎn)軸線，以使X向直線電機(jī)8可沿摩擦盤13徑向進(jìn)給；
[0053] Z向進(jìn)給裝置，為進(jìn)位精度優(yōu)于Ο.?μπι的Z向直線電機(jī)9,通過進(jìn)給控制系統(tǒng)控制，且 該定位精度由光柵尺及其相應(yīng)的位置反饋系統(tǒng)配合控制來保證;Z向直線電機(jī)9固接在X向 直線電機(jī)動(dòng)子8a之上，Z向直線電機(jī)9進(jìn)給方向平行于電主軸3回轉(zhuǎn)軸線，即Z向直線電機(jī)9可 以上下進(jìn)給；
[0054]夾緊裝置11，固接在Z向進(jìn)給裝置，該夾緊裝置11能保證裝夾方便快捷，且裝夾后 整體剛度較大，如圖4所示，具體包括夾具體I Ia，拉桿I Id，端蓋I Ib，手輪I Ie，對(duì)磨工具夾具 Ilh等，其中：
[0055]夾具體11a，固接在Z向直線電機(jī)9;該夾具體Ila內(nèi)設(shè)有上下布置且相互連通的沉 頭孔與錐孔；
[0050]拉桿Ild，裝接在夾具體Ila沉頭孔內(nèi)且拉桿Ild伸出夾具體Ila上表面之外；該拉 桿Ild上設(shè)有軸環(huán)，兩個(gè)止推軸承Ilc裝接在拉桿Ild上且分別緊貼軸環(huán)的兩個(gè)端面，該軸環(huán) 的兩個(gè)端面分別用于兩個(gè)止推軸承Ilc的安裝定位，兩個(gè)止推軸承Ilc可以消除拉桿Ild旋 轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力;所述軸環(huán)與兩個(gè)止推軸承Ilc均位于夾具體Ila之沉頭孔內(nèi)，且上方的止推 軸承的座圈上端面略高于夾具體Ila上表面；
[0057] 端蓋11b，該端蓋Ilb上設(shè)有通孔，通過該通孔套接在拉桿Ild外且拉桿Ild從該通 孔伸出；端蓋Ilb上設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱布置的沉頭孔，兩個(gè)內(nèi)六角螺釘Ilg通過沉頭孔將端蓋Ilb 固接在夾具體Ila上表面;端蓋Ilb將止推軸承Ilc與軸環(huán)限制在夾具體Ila的沉頭孔，且通 過調(diào)整內(nèi)六角螺釘Ilg的松緊程度可以調(diào)整止推軸承Ilc的預(yù)緊力；
[0058] 手輪lie，該手輪lie圓周表面滾花，其中心具有方形孔;所述拉桿Ild頂端為方形 結(jié)構(gòu)，方形結(jié)構(gòu)的厚度略小于手輪lie厚度;手輪lie通過該方形孔與拉桿Ild頂端的方形結(jié) 構(gòu)適配裝接，并通過一圓頭螺釘Ilf將手輪lie壓緊固接在拉桿Ild頂端；以及，
[0059] 對(duì)磨工具夾具Uh，該對(duì)磨工具夾具Ilh具有與錐孔適配的錐體結(jié)構(gòu)，該錐體結(jié)構(gòu) 位于錐孔內(nèi)以使對(duì)磨工具夾具I Ih與夾具體I Ia形成錐連接;最好，所述錐孔的錐度為7:24; 所述錐體結(jié)構(gòu)的錐度為7:24;錐體結(jié)構(gòu)上端面設(shè)有螺紋孔，所述拉桿Ild下段具有外螺紋結(jié) 構(gòu)，通過該外螺紋結(jié)構(gòu)與錐體結(jié)構(gòu)上端面的螺紋孔相配合裝拆螺接，以使拉桿Ild拉緊裝接 對(duì)磨工具夾具llh，且對(duì)磨工具夾具Ilh下部伸出夾具體Ila下表面之外；
[0060] 本實(shí)用新型的預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)還包括:與摩擦盤13配合摩擦的對(duì)磨 工具12;所述對(duì)磨工具夾具Ilh下端為一套管，套管內(nèi)設(shè)有剛性限位塊，所述對(duì)磨工具12可 裝拆地卡接在套管內(nèi)并頂?shù)衷趧傂韵尬粔K。
[0061] 用于控制夾緊裝置11沿Z向微動(dòng)并保持對(duì)磨工具12與摩擦盤13間壓力恒定的力反 饋裝置10，裝接在夾緊裝置11;該力反饋裝置10為一種壓力-位移反饋調(diào)節(jié)裝置，可通過檢 測(cè)對(duì)磨工具12與摩擦盤13間壓力變化，反饋性地通過微調(diào)夾緊裝置11在Z向方向上的位置， 從而保證在摩擦測(cè)試過程中對(duì)磨工具12與摩擦盤13間壓力能夠保持恒定，防止載荷降低；
[0062] 另設(shè)有與對(duì)磨工具12及對(duì)磨工具夾具Ilh替換的可裝拆地裝接在夾緊裝置11的修 盤裝置15，如圖5所示，該修盤裝置15包括裝接在一起的修盤刀具15b和修盤刀桿15a，修盤 刀桿15a具有與夾具體Ila錐孔適配的錐體結(jié)構(gòu)，該修盤刀桿15a可與對(duì)磨工具夾具Ilh替換 裝接在拉桿lid;所述修盤刀具15b為金剛石車刀、CBN車刀；當(dāng)摩擦盤13為黑色金屬時(shí)優(yōu)選 使用CBN車刀，當(dāng)摩擦盤13為有色金屬時(shí)優(yōu)選金剛石車刀；或者，修盤裝置也可以為與夾緊 裝置11替換裝接于Z向進(jìn)給裝置的帶有單點(diǎn)磨頭的動(dòng)力頭，用于對(duì)黑色金屬及硬脆材料制 成的摩擦盤修盤;還包括，
[0063] 用于采集劃擦過程數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)，為測(cè)力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號(hào)連接 的測(cè)力儀、聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號(hào)放大器;測(cè)力儀固定在Z向直線電機(jī)動(dòng)子9a上;所 述夾緊裝置可以固接在測(cè)力儀上;所述對(duì)磨工具12與測(cè)力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接;所述測(cè) 力儀的固有頻率高于4KHz，測(cè)力精度優(yōu)于0 · 01N;所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣速度高于2M/s;
[0064] 上述預(yù)修摩擦副的高速摩擦試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)方法，包括：
[0065] 1)將摩擦盤13固定在電主軸3上，摩擦盤13可通過電主軸3旋轉(zhuǎn);對(duì)該摩擦盤13進(jìn) 行在線動(dòng)平衡，以減少摩擦盤13在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)，從而保證劃擦過程中對(duì)磨工具12和 摩擦盤13能穩(wěn)定地接觸；
[0066] 2)電主軸3帶動(dòng)摩擦盤13旋轉(zhuǎn)，修盤裝置15在Z向直線電機(jī)9帶動(dòng)下以一定切深并 在X向直線電機(jī)8帶動(dòng)下沿摩擦盤13徑向進(jìn)給，從摩擦盤13外側(cè)沿徑向切入摩擦盤13對(duì)該摩 擦盤13表面進(jìn)行修盤，以在摩擦盤13表面形成圓環(huán)形修盤區(qū)域;修盤可以降低摩擦盤13端 面跳動(dòng)量，提高表面質(zhì)量，進(jìn)一步保證劃擦過程中對(duì)磨工具12和摩擦盤13能穩(wěn)定地接觸:摩 擦盤13修盤區(qū)域的表面質(zhì)量最好達(dá)到軸向跳動(dòng)量?jī)?yōu)于ITl級(jí)，表面平均粗糙度Ra優(yōu)于IOnm; [0067] 3)將對(duì)磨工具12裝夾在連有力反饋裝置10的夾緊裝置11上；
[0068] 4)進(jìn)行摩擦測(cè)試:根據(jù)需測(cè)試的劃擦速度7和修盤區(qū)域內(nèi)測(cè)試點(diǎn)所在的測(cè)試點(diǎn)半 徑R，通i3j
計(jì)算摩擦盤13的設(shè)定轉(zhuǎn)速η;摩擦盤13按照設(shè)定轉(zhuǎn)速η轉(zhuǎn)動(dòng)，通過X向 進(jìn)給裝置8將對(duì)磨工具12移至測(cè)試點(diǎn)正上方，并通過Z向進(jìn)給裝置9將對(duì)磨工具12下移與摩 擦盤13接觸，直至摩擦盤13與對(duì)磨工具12間壓力達(dá)到測(cè)試設(shè)定值，進(jìn)行摩擦測(cè)試;測(cè)試過 程中通過力反饋裝置10保證對(duì)磨工具12與摩擦盤13間壓力保持恒定在測(cè)試設(shè)定值，同時(shí)通 過測(cè)量系統(tǒng)采集劃擦過程中的數(shù)據(jù)，并通過信號(hào)放大器傳輸至數(shù)據(jù)采集卡，再傳輸至計(jì)算 機(jī)進(jìn)行計(jì)算，可得到摩擦力、聲發(fā)射信號(hào)等物理量;摩擦力與恒定接觸壓力IN的比值為摩擦 系數(shù)，可通過摩擦力數(shù)值計(jì)算得到。
[0069] 根據(jù)需要，對(duì)磨工具可以為摩擦球或摩擦銷，相應(yīng)地進(jìn)行的為球-盤摩擦測(cè)試或 銷-盤摩擦測(cè)試;對(duì)磨工具表面可以涂有超薄涂層，相應(yīng)地進(jìn)行的為涂層潤(rùn)滑性能測(cè)試，涂 層例如為TiAlN涂層等。由于涂層厚度越薄越易磨損，相應(yīng)的磨合過程必須更短，對(duì)儀器的 要求也越高。現(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)一般最薄只能做到厚度20μπι的涂層測(cè)試，而本發(fā)明能夠縮短磨 合過程，很快達(dá)到穩(wěn)定摩擦，因而尤其適用于較薄的涂層測(cè)試，即使涂層厚度為Ιμπι也能實(shí) 現(xiàn)高精度測(cè)試。
[0070] 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本實(shí)用新型實(shí)施的 范圍，即依本實(shí)用新型專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本實(shí)用新 型涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:包括： 固定座； 水平布置的工作臺(tái)，固接在固定座頂部； 垂直布置的電主軸，固接在固定座，且電主軸向上穿出工作臺(tái)； 摩擦盤，固接在電主軸頂部且與電主軸同軸，通過電主軸帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)； X向進(jìn)給裝置，裝接在工作臺(tái)，且進(jìn)給方向垂直于電主軸回轉(zhuǎn)軸線并沿摩擦盤徑向進(jìn) 給； Z向進(jìn)給裝置，裝接在X向進(jìn)給裝置，且進(jìn)給方向平行于電主軸回轉(zhuǎn)軸線； 夾緊裝置，可裝拆地裝接在Z向進(jìn)給裝置;該夾緊裝置包括夾具體、拉桿和對(duì)磨工具夾 具，其中夾具體固接在Z向進(jìn)給裝置，該夾具體內(nèi)設(shè)有上下布置且相互連通的沉頭孔與錐 孔;拉桿與對(duì)磨工具夾具上下裝接在一起;拉桿位于夾具體沉頭孔內(nèi)且拉桿伸出夾具體上 表面之外;對(duì)磨工具夾具位于夾具體錐孔內(nèi)且下部伸出夾具體下表面之外；該對(duì)磨工具夾 具具有與錐孔適配的錐體結(jié)構(gòu)，該錐體結(jié)構(gòu)適配裝接在錐孔內(nèi)以使對(duì)磨工具夾具與夾具體 形成錐連接； 與摩擦盤配合摩擦的對(duì)磨工具，裝接在夾緊裝置； 用于控制夾緊裝置沿Z向微動(dòng)并保持對(duì)磨工具與摩擦盤間壓力恒定的力反饋裝置，裝 接在夾緊裝置； 用于對(duì)摩擦盤表面進(jìn)行修盤的修盤裝置，可裝拆地裝接在Z向進(jìn)給裝置； 用于采集劃擦過程數(shù)據(jù)的測(cè)量系統(tǒng)，與對(duì)磨工具相連； 通過修盤裝置對(duì)摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動(dòng)摩擦盤旋轉(zhuǎn)，通過Z向進(jìn)給裝置和X向 進(jìn)給裝置帶動(dòng)對(duì)磨工具與摩擦盤接觸，直至摩擦盤與對(duì)磨工具間壓力達(dá)到測(cè)試設(shè)定值，進(jìn) 行摩擦測(cè)試;測(cè)試過程中通過力反饋裝置保證對(duì)磨工具與摩擦盤間壓力保持恒定在測(cè)試設(shè) 定值，測(cè)量系統(tǒng)在此過程中采集數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述固定座包括 上下固接的床身與底座;所述工作臺(tái)固接在床身頂部;所述電主軸固接在床身； 所述工作臺(tái)與固定座之間設(shè)有一能調(diào)平和支撐工作臺(tái)的調(diào)整裝置； 所述工作臺(tái)上固接有支撐架，該支撐架包括對(duì)稱設(shè)置的長(zhǎng)度不等的兩個(gè)支撐臂，較短 的支撐臂與工作臺(tái)之間設(shè)有一能調(diào)整較短支撐臂高度的微調(diào)裝置;所述X向進(jìn)給裝置固定 在該兩個(gè)支撐臂頂部;通過微調(diào)裝置調(diào)整較短支撐臂高度以調(diào)節(jié)X向進(jìn)給裝置進(jìn)給方向；所 述微調(diào)裝置的最小位移分辨率優(yōu)于I Onm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述電主軸旋轉(zhuǎn) 的端面跳動(dòng)量和徑向跳動(dòng)量均小于Ιμπι，且其最大轉(zhuǎn)速不低于5000rpm。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述摩擦盤為有 色金屬、黑色金屬或脆硬材料制成的圓盤狀結(jié)構(gòu);摩擦盤通過摩擦盤夾具固接在電主軸頂 部;所述摩擦盤夾具為真空吸盤、磁吸盤或機(jī)械式夾具；電主軸、摩擦盤夾具與摩擦盤三者 同軸。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述對(duì)磨工具為 摩擦球或摩擦銷，該對(duì)磨工具表面設(shè)有或不設(shè)有涂層。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述X向進(jìn)給裝 置的進(jìn)位精度優(yōu)于O.lMi;所述Z向進(jìn)給裝置的進(jìn)位精度優(yōu)于ο.?μπι。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述測(cè)量系統(tǒng)為 測(cè)力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號(hào)連接的測(cè)力儀、聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號(hào)放大 器;所述對(duì)磨工具與測(cè)力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接;所述測(cè)力儀的固有頻率高于4ΚΗΖ，測(cè)力精 度優(yōu)于0.01N;所述數(shù)據(jù)采集卡的采樣速度高于2M/s。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述拉桿上設(shè)有 至少兩個(gè)止推軸承;所述止推軸承均位于夾具之沉頭孔內(nèi)，且上方的止推軸承的座圈上端 面略高于夾具體上表面;所述對(duì)磨工具夾具下端為一套管，套管內(nèi)設(shè)有剛性限位塊，所述對(duì) 磨工具可裝拆地卡接在套管內(nèi)并頂?shù)衷趧傂韵尬粔K;所述夾緊裝置還包括： 端蓋，固接在夾具體上表面;該端蓋上設(shè)有通孔，拉桿從該通孔伸出；通過端蓋將止推 軸承與軸環(huán)限制在夾具體的沉頭孔； 手輪，適配裝接在拉桿頂端。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述修盤裝置與 對(duì)磨工具及對(duì)磨工具夾具替換裝接在夾緊裝置，包括裝接在一起的修盤刀具和修盤刀桿， 修盤刀桿具有與夾具體錐孔適配的錐體結(jié)構(gòu)，該修盤刀桿可裝拆地裝接在拉桿;或， 所述修盤裝置與夾緊裝置替換裝接在Z向進(jìn)給裝置，包括裝接在一起的動(dòng)力頭和單點(diǎn) 磨頭。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種預(yù)修摩擦副的摩擦試驗(yàn)機(jī)，其特征在于:所述修盤刀具 為金剛石車刀、CBN車刀。
【文檔編號(hào)】G01N19/02GK205538620SQ201620112035
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】查旭明, 姜峰, 張濤, 言蘭
【申請(qǐng)人】華僑大學(xué)