本發(fā)明屬于elid磨削、摩擦系數(shù)測量、超精密拋光機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量裝置以及包括elid磨削技術(shù)同時對材料進(jìn)行拋光的集elid砂輪氧化膜在線測量、elid磨削、拋光于一身的超精密加工設(shè)備。

背景技術(shù)：

摩擦系數(shù)試驗的目的是為了對摩擦現(xiàn)象及其本質(zhì)進(jìn)行研究，正確地評價各種因素對摩擦性能的影響，從而確定符合使用要求的摩擦副元件的最優(yōu)參數(shù)。摩擦試驗研究的內(nèi)容非常廣泛，如探討摩擦、磨損和潤滑機(jī)理以及影響摩擦、磨損的諸因素，對新的耐磨、減磨及摩擦材料和潤滑劑進(jìn)行評定等。由于摩擦現(xiàn)象十分復(fù)雜，摩擦條件不同，試驗方法和裝置種類繁多，如何準(zhǔn)確地獲取摩擦系數(shù)過程中的參數(shù)變化成為一個十分重要的研究課題。摩擦系數(shù)試驗機(jī)是一種對材料及潤滑劑在給定的條件下進(jìn)行摩擦性能試驗的試驗機(jī)。因而在國內(nèi)研究中大多通過使用滾子式、切入式、盤銷式等摩擦系數(shù)試驗機(jī)來進(jìn)行研究。

而當(dāng)前為了增加砂輪的使用壽命許多機(jī)床等設(shè)備中都已經(jīng)加入了elid技術(shù)，它是通過對正在工作的砂輪進(jìn)行實時修整從而達(dá)到增加其使用壽命的目的，elid磨削技術(shù)廣泛用于難加工材料的超精密磨削，磨削精度及表面質(zhì)量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)磨削技術(shù)，elid磨削之所以能夠達(dá)到很高的磨削精度，與其砂輪表面電解后生成的氧化膜密切相關(guān)。該層氧化膜具有吸收振動、隔離砂輪基體、減小磨削深度、輔助拋光磨削表面等一系列作用，使得elid磨削技術(shù)較傳統(tǒng)磨削技術(shù)更適于超精密磨削，能夠達(dá)到更高的表面質(zhì)量。因此進(jìn)行氧化膜摩擦系數(shù)測量也是十分有意義的，對加工精度和表面質(zhì)量起著十分重要的作用。這便有了本文主要介紹的elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量，elid磨削，拋光一體機(jī)。

本設(shè)備集成了elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量功能、elid磨削功能和拋光機(jī)的功能，本機(jī)能夠在測得的參數(shù)基礎(chǔ)上實時進(jìn)行elid磨削實驗，同時對被加工件進(jìn)行拋光處理，避免了多次裝夾引入誤差等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在本發(fā)明設(shè)計的目的是借助在摩擦系數(shù)試驗機(jī)上加裝elid電極系統(tǒng)，除了常規(guī)摩擦系數(shù)實驗之外可進(jìn)行elid氧化膜摩擦系數(shù)試驗，同時增加了elid磨削功能及拋光機(jī)功能。本發(fā)明的技術(shù)解決方案為：一種elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量、elid磨削，拋光一體機(jī)。主要包括摩擦系數(shù)試驗機(jī)部分、elid磨削部分和拋光機(jī)部分。摩擦系數(shù)試驗機(jī)如圖1，主要包括工作臺、固定支架、傳感器、杠桿系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、轉(zhuǎn)杯、elid電解系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)以及電機(jī)，由變頻器和三相異步電動機(jī)作為動力系統(tǒng)，通過v帶和帶輪傳動，將動力傳遞到主軸，從而帶動連接著主軸的固定著下試件的轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)動。采用常用的一面兩銷法把下試件固定于轉(zhuǎn)杯中，從而實現(xiàn)和主軸的同步轉(zhuǎn)動。使下試件與上試件形成摩擦副。轉(zhuǎn)杯上加裝elid電解系統(tǒng)，包括陰極，陽極（砂輪），電源，電解液。加載系統(tǒng)包括托盤、砝碼、弧形螺母及上試件組成。托盤桿底端外部有螺紋，可用內(nèi)部為圓弧形狀的特殊螺母對球體上試件進(jìn)行固定。杠桿系統(tǒng)包括長桿、短桿、墊片。短桿可用12個自攻螺釘固定于后側(cè)工作臺上的支架上，且螺釘關(guān)于長桿和短桿對稱。距離長桿左端處打了一個通的螺紋孔，以便穿過一個螺釘用來觸碰傳感器，因為螺釘可以在孔中旋轉(zhuǎn)因而可以調(diào)節(jié)長桿距離傳感器的距離長短，從而適應(yīng)不同的傳感器，長桿的右端穿于一個連接套中，他們之間采用過盈配合，從而可以讓上下試件之間的摩擦力傳到桿上再通過桿傳到傳感器上，測力傳感器接受力臂一側(cè)的壓力信號，然后轉(zhuǎn)換成電信號（選擇壓電晶體的測力傳感器），再由a/d卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入計算機(jī)，進(jìn)行分析和處理，計算后得到摩擦系數(shù)，實現(xiàn)elid電解砂輪氧化膜的摩擦系數(shù)，耐磨性在線測量。

elid磨削部分包括電源、陽極（砂輪）、陰極及噴嘴。如圖3，本elid電極系統(tǒng)采用的電源為elid鏡面磨削高頻脈沖電源。輸入的三相交流電經(jīng)過地線隔離變壓器后，通過整流、濾波后，獲得直流工作電壓。接著，通過數(shù)字方波發(fā)生器、模擬開關(guān)驅(qū)動電路和場效應(yīng)管轉(zhuǎn)換成具有可調(diào)脈沖寬度和脈沖間隔的直流脈沖，再輸送至金屬結(jié)合劑砂輪陽極和噴嘴處平板電極。該脈沖電源外部操作面板處設(shè)置有輸出電壓、脈沖寬度和脈沖間隔等調(diào)節(jié)裝置。陽極結(jié)構(gòu)如圖4，主要組成有：絕緣旋鈕，金屬螺桿，陽極電刷，絕緣套和接線螺釘。陰極與電源的負(fù)極相連，本發(fā)明陰極材料為紫銅。它是含有一定氧的銅，因而又稱含氧銅。這里的紫銅要求純度較高，這樣才能有較好的導(dǎo)電性。由于銅的不活潑性，陰極紫銅本身不參與電解氧化還原反應(yīng)，不消耗。噴嘴的設(shè)計如圖5。由于elid電源與試驗機(jī)相接觸，從安全方面考慮，必須進(jìn)行絕緣處理，工作臺不帶電的核心在于保證工件和轉(zhuǎn)杯之間絕緣。為此，下試件和轉(zhuǎn)杯之間有一層熱固性塑料，轉(zhuǎn)杯內(nèi)壁上要涂絕緣漆，兩個定位銷套上絕緣塑料帽，排液孔內(nèi)壁也要涂絕緣漆。由于上試件的帶電，且上試件和加載系統(tǒng)在一塊，加載系統(tǒng)也要帶電。加載系統(tǒng)整體絕緣的方法。具體措施是將加載系統(tǒng)長軸外部都涂上絕緣漆，長軸與上部砝碼盤過盈配合的時候加入絕緣塑料墊。杠桿與加載系統(tǒng)連接部分采用間隙配合，杠桿右端涂絕緣漆，且配合時放入絕緣塑料墊。

若想實現(xiàn)elid磨削功能，需將加載系統(tǒng)托盤桿底端特殊螺母內(nèi)的上試件換成待磨削工件，轉(zhuǎn)杯中下試件換成鐵基金剛石砂輪，陽極接碳刷，陰極接紫銅，陽極碳刷和砂輪相連，陰極紫銅位于砂輪上方保持一定間隙。間隙之間通過噴嘴注入電解液，構(gòu)成電解所需環(huán)境，形成氧化膜。在磨削過程中，利用非線性電解修整作用使金屬結(jié)合劑砂輪表層氧化層的連續(xù)修整用與鈍化膜抑制電解的作用達(dá)到動態(tài)平衡。從而獲得穩(wěn)定厚度的氧化層，使砂輪磨粒獲得恒定的出刃高度和良好的容屑空間，實現(xiàn)穩(wěn)定、可控、最佳的磨削過程。

若想實現(xiàn)拋光機(jī)功能，需將加載系統(tǒng)托盤桿底端特殊螺母內(nèi)的上試件換成待拋光工件，轉(zhuǎn)杯中下試件換成拋光盤，電解液換為拋光液，此時可進(jìn)行粗拋光，去除磨光損傷層。而elid磨削中砂輪表面形成具有一定厚度和彈性且容納有脫落磨料的鈍化膜，成為一種良好的柔性拋光劑，可在粗拋光后利用氧化膜進(jìn)行精磨，用來去除粗拋產(chǎn)生的表層損傷，也進(jìn)一步精密拋光，得到較優(yōu)異表面質(zhì)量。

本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果：

1、本elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量，elid磨削，拋光一體機(jī)是首次提出氧化膜在線測量的裝置，能夠高效、準(zhǔn)確地測量elid砂輪氧化膜的摩擦性能。

2、該裝置能夠得到氧化膜實時變化規(guī)律，對改進(jìn)elid電解參數(shù)、磨削參數(shù)具有指導(dǎo)意義；

3、該裝置集成了elid磨削功能，能夠根據(jù)測得的參數(shù)進(jìn)行實時磨削，驗證參數(shù)合理性；

4、該裝置集成了拋光機(jī)功能，能夠?qū)δハ骱笤嚰M(jìn)行實時拋光，實現(xiàn)了elid磨削、拋光的較好過渡，避免多次裝夾引入裝夾誤差。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中摩擦系數(shù)試驗機(jī)部分的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為本發(fā)明中加載系統(tǒng)和杠桿系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為本發(fā)明中elid磨削部分結(jié)構(gòu)示意圖

圖4為本發(fā)明中陽極電刷和附屬結(jié)構(gòu)

圖5為本發(fā)明中噴嘴的設(shè)計圖

圖中：1.工作臺;2.固定支架;3.傳感器;4.下試件;5.轉(zhuǎn)杯;6.電機(jī);7.小帶輪;8.大帶輪;9.主軸;10.軸承座;11.托盤;12.砝碼;13.弧形螺母;14.上試件;15.長桿;16.短桿;17.墊片;18.連接套;19.陽極;20.陰極;21.噴嘴;22.電源;23.絕緣旋鈕;24.接線螺釘;25.金屬螺桿;2.6絕緣套;27.陽極電刷.

具體實施方案：

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，配合附圖詳細(xì)說明如下：

實施例一：若使用elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量，elid磨削，拋光一體機(jī)進(jìn)行普通摩擦系數(shù)實驗，需要如圖,1所示，一種elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量，elid磨削，拋光一體機(jī)固定裝置包括工作臺1、固定支架2、傳感器3、杠桿系統(tǒng)、加載系統(tǒng)、轉(zhuǎn)杯5、驅(qū)動系統(tǒng)以及電機(jī)6。所述驅(qū)動系統(tǒng)包括依次相連的電機(jī)6、小帶輪7、大帶輪8、主軸9及軸承座10。主軸9與轉(zhuǎn)杯5通過凸臺定位并且由四個螺栓進(jìn)行連接，下試件4可采用一面兩銷定位于轉(zhuǎn)杯5。驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動運(yùn)動帶動轉(zhuǎn)杯5，使下試件4與上試件14形成摩擦副。

如圖2所示，加載系統(tǒng)包括托盤11、砝碼12、弧形螺母13及上試件14組成。托盤桿底端外部有螺紋，可用內(nèi)部為圓弧形狀的特殊螺母13對球體上試件14進(jìn)行固定。所述杠桿系統(tǒng)包括長桿15、短桿16、墊片17。短桿16可用12個自攻螺釘固定于后側(cè)工作臺上的支架上，且螺釘關(guān)于長桿15和短桿16對稱。距離長桿15左端處打了一個通的螺紋孔，以便穿過一個螺釘用來觸碰傳感器，因為螺釘可以在孔中旋轉(zhuǎn)因而可以調(diào)節(jié)長桿15距離傳感器3的距離長短，從而適應(yīng)不同的傳感器3，長桿15的右端穿于一個連接套18中，他們之間采用過盈配合，從而可以讓上下試件之間的摩擦力傳到桿上再通過桿傳到傳感器3上，從而進(jìn)行摩擦系數(shù)實驗。

實施例二：若使用elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量，elid磨削，拋光一體機(jī)實現(xiàn)測試elid氧化膜的摩擦系數(shù)的功能時,需要在實施例一的基礎(chǔ)上于轉(zhuǎn)杯5右側(cè)加裝elid電極系統(tǒng)，elid電極系統(tǒng)包括陽極19（砂輪）、陰極20、噴嘴21及電源22。如圖4，陽極19由絕緣旋鈕23，金屬螺桿25，陽極電刷27，絕緣套26和接線螺釘24組成。陰極20材料與電源22的負(fù)極相連材料采用紫銅。電源22電流沿外電路經(jīng)陽極19進(jìn)入電解槽。而電子運(yùn)動方向與電流相反，它在外電源作用下離開陽極19，經(jīng)外電路流向陰極20去。陽極19由于電子流走而總是顯得電子匱乏，因而在其上進(jìn)行釋放電子的氧化過程，在砂輪上形成氧化膜，當(dāng)加裝elid系統(tǒng)時且下試件為金剛石砂輪時，可進(jìn)行elid磨削，對砂輪氧化膜的摩擦性能進(jìn)行研究。

實施例三：若使用elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量，elid磨削，拋光一體機(jī)進(jìn)行elid磨削實驗，在實施例2的基礎(chǔ)上將上試件14更換為代加工材料，下試件4換為對應(yīng)金剛石砂輪，即可進(jìn)行elid磨削。

實施例四：若使用elid砂輪氧化膜摩擦系數(shù)在線測量，elid磨削，拋光一體機(jī)實現(xiàn)拋光功能，在實施例3的基礎(chǔ)上將轉(zhuǎn)杯中的下試件4換為拋光盤，電解液換為拋光液，此時可進(jìn)行粗拋光，去除磨光損傷層。而elid磨削中砂輪表面形成具有一定厚度和彈性且容納有脫落磨料的氧化膜，成為一種良好的柔性拋光劑，可在粗磨后利用氧化膜進(jìn)行精磨，用來去除粗拋產(chǎn)生的表層損傷，也進(jìn)一步精密拋光，得到較優(yōu)異的表面質(zhì)量。