一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，包括被沖擊試件、磨粒、基座系統(tǒng)、超聲振動(dòng)系統(tǒng)、測力系統(tǒng)和聲發(fā)射系統(tǒng)；超聲振動(dòng)系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)；磨粒固接在超聲振動(dòng)系統(tǒng)；聲發(fā)射系統(tǒng)信號連接磨粒；測力系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)；被沖擊試件固接在測力系統(tǒng)；通過基座系統(tǒng)調(diào)節(jié)被沖擊試件與磨粒的相對位置；通過超聲振動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件的沖擊；通過測力系統(tǒng)檢測二者間力的動(dòng)態(tài)變化；通過聲發(fā)射系統(tǒng)檢測磨粒達(dá)到疲勞破壞時(shí)的聲發(fā)射信號。本發(fā)明可以量化對比不同材質(zhì)磨粒的抗沖擊能力，同時(shí)提供抗沖擊的時(shí)間數(shù)據(jù)，進(jìn)一步的分析可以確定磨粒在沖擊過程中的破碎形式、破碎機(jī)理等問題，對于磨料制造和磨具設(shè)計(jì)等方面具有重要的理論指導(dǎo)意義。
【專利說明】_種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]磨粒加工是一種達(dá)到高等級加工精度的常用加工方法，包括磨削、研磨、拋光等多種工藝形式，在磨粒加工中，磨粒和被加工材料發(fā)生接觸導(dǎo)致較軟的工件材料被去除，這個(gè)過程中，磨粒不可避免的受到?jīng)_擊等動(dòng)態(tài)載荷，發(fā)生磨損、破損等現(xiàn)象，進(jìn)而影響磨粒工具的使用性能。因此磨粒在動(dòng)態(tài)載荷下的抗沖擊性能對于磨粒工具的性能有巨大影響。但是現(xiàn)在并沒有一種簡便、有效的方法對磨粒的沖擊疲勞特性進(jìn)行量化分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，可以對不同材質(zhì)磨粒的抗沖擊性能進(jìn)行對比測試，并確定發(fā)生沖擊疲勞的循環(huán)次數(shù)，進(jìn)一步的分析可以確定磨粒在沖擊過程中的破碎形式、破碎機(jī)理等問題，對于磨料制造和磨具設(shè)計(jì)等方面具有重要的理論指導(dǎo)意義。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之一是:
[0005]一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，包括被沖擊試件6及對被沖擊試件6進(jìn)行沖擊的磨粒；還包括基座系統(tǒng)、超聲振動(dòng)系統(tǒng)、測力系統(tǒng)和聲發(fā)射系統(tǒng)；
[0006]所述超聲振動(dòng)系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)上；所述磨粒固接在超聲振動(dòng)系統(tǒng)上；所述聲發(fā)射系統(tǒng)信號連接磨粒；所述測力系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)上；所述被沖擊試件6固接在測力系統(tǒng)上；
[0007]通過基座系統(tǒng)調(diào)節(jié)被沖擊試件6與磨粒的相對位置；通過超聲振動(dòng)系統(tǒng)使磨粒發(fā)生振動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件6的沖擊；通過測力系統(tǒng)檢測磨粒與被沖擊試件6間力的動(dòng)態(tài)變化；通過聲發(fā)射系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件6沖擊過程中磨粒達(dá)到疲勞破壞時(shí)的聲發(fā)射信號。
[0008]一實(shí)施例中:所述基座系統(tǒng)包括光學(xué)平板1，X軸滑臺2，Y軸滑臺12，Z軸滑臺11和L型板3 ;X軸滑臺2滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板1上且可沿X軸方向滑動(dòng)；Y軸滑臺12滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板1上且可沿Υ軸方向滑動(dòng)；Ζ軸滑臺11滑動(dòng)裝接在Υ軸滑臺12上且可沿Ζ軸方向滑動(dòng)；所述X軸方向、Υ軸方向與Ζ軸方向兩兩垂直；L型板3固定裝接在X軸滑臺2上;
[0009]所述超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括超聲發(fā)生器，超聲變幅桿9和工具頭7 ;超聲變幅桿9裝接在Z軸滑臺11，超聲發(fā)生器傳動(dòng)連接超聲變幅桿9 ;所述工具頭7固接在超聲變幅桿9 ;所述磨粒固接在工具頭7 ；
[0010]所述測力系統(tǒng)包括力傳感器4，第一電荷放大器和第一數(shù)據(jù)采集卡；力傳感器4固接在L型板3上，該第一電荷放大器信號連接力傳感器4，該第一數(shù)據(jù)采集卡信號連接第一電荷放大器；所述被沖擊試件6通過連接桿5固接在力傳感器4上
[0011]所述聲發(fā)射系統(tǒng)包括聲發(fā)射傳感器8，第二電荷放大器和第二數(shù)據(jù)采集卡；所述聲發(fā)射傳感器8裝設(shè)于工具頭7內(nèi)且信號連接磨粒，該第二電荷放大器信號連接聲發(fā)射傳感器8，該第二數(shù)據(jù)采集卡信號連接第二電荷放大器；
[0012]通過X軸滑臺2、Y軸滑臺12和Z軸滑臺11使被沖擊試件6和磨粒可在X軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動(dòng)從而調(diào)節(jié)被沖擊試件6與磨粒的相對位置；通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生超聲振動(dòng)并通過超聲變幅桿9傳遞至工具頭7從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件6的沖擊。
[0013]一實(shí)施例中:所述磨粒為普通磨?；虺材チ?，該磨粒6粒度大于38 μ m。
[0014]一實(shí)施例中:所述被沖擊試件6經(jīng)過研磨拋光處理以使其表面粗糙度不大于Ra0.1 μ m，該被沖擊試件6用超聲清洗機(jī)清洗后用環(huán)氧樹脂膠水粘貼在連接桿5。
[0015]一實(shí)施例中:所述工具頭7螺接在超聲變幅桿9上。
[0016]一實(shí)施例中:所述X軸滑臺2由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35μπι ;所述Y軸滑臺12由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于llym;所述Ζ軸滑臺11由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于11 μ m。
[0017]一實(shí)施例中:所述力傳感器4的性能參數(shù)為:測力范圍為-25N?25N，測力精度高于0.0025N，采樣頻率高于8KHz ;所述聲發(fā)射傳感器8的性能參數(shù)為:頻率范圍為48?1010kHz，諧振頻率大于78kHz，靈敏度峰值大于65dB ;所述超聲發(fā)生器的性能參數(shù)為:振動(dòng)頻率f = 18?42KHz，振幅范圍為0?22 μ m。
[0018]—實(shí)施例中:所述第一電荷放大器與第二電荷放大器為同一電荷放大器；所述第一數(shù)據(jù)采集卡與第二數(shù)據(jù)采集卡為同一數(shù)據(jù)采集卡。
[0019]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案之二是:
[0020]一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備的使用方法，包括:
[0021]1)通過Y軸滑臺12和Z軸滑臺11調(diào)整被沖擊試件6在Y軸方向與Z軸方向上的位置使其正對磨粒；
[0022]2)通過X軸滑臺2調(diào)整磨粒在X軸方向上的位置使其與被沖擊試件6剛好接觸；
[0023]3)啟動(dòng)超聲振動(dòng)系統(tǒng)以使工具頭7發(fā)生振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件6的沖擊；記錄沖擊時(shí)間；
[0024]4)通過測力系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件6沖擊過程中力的動(dòng)態(tài)變化；
[0025]5)通過聲發(fā)射系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件6沖擊過程中磨粒達(dá)到疲勞破壞時(shí)的聲發(fā)射信號；
[0026]6)檢測到磨粒達(dá)到疲勞破壞后的聲發(fā)射信號時(shí)，停止超聲振動(dòng)，根據(jù)沖擊時(shí)間、超聲振動(dòng)頻率計(jì)算沖擊次數(shù)，從而得到磨粒的沖擊疲勞測試數(shù)據(jù)。
[0027]一實(shí)施例中:所述步驟2)中，判斷磨粒與被沖擊試件6剛好接觸的方法包括:
[0028]21)通過X軸滑臺2調(diào)整磨粒在X軸方向上的位置使其靠近被沖擊試件6，至肉眼無法分辨兩者相對位置后用塞尺確定兩者相對位置，繼續(xù)通過X軸滑臺2調(diào)整兩者相對位置至塞尺最小尺寸；
[0029]22)啟動(dòng)測力系統(tǒng)，每次以X軸滑臺2的最小位移移動(dòng)X軸滑臺2并通過測力系統(tǒng)檢測磨粒與被沖擊試件6間接觸力的實(shí)時(shí)變化；當(dāng)接觸力到達(dá)臨界值Nrait時(shí)，停止移動(dòng)X軸滑臺2，此時(shí)即為磨粒與被沖擊試件6剛好接觸。
[0030]本技術(shù)方案與【背景技術(shù)】相比，它具有如下優(yōu)點(diǎn):[0031 ] 本發(fā)明提供的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，可以量化對比不同材質(zhì)磨粒的抗沖擊能力，同時(shí)提供抗沖擊的時(shí)間數(shù)據(jù)，進(jìn)一步的分析可以確定磨粒在沖擊過程中的破碎形式、破碎機(jī)理等問題，對于磨料制造和磨具設(shè)計(jì)等方面具有重要的理論指導(dǎo)意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033]圖1所示為本發(fā)明的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備示意圖。
[0034]圖2所示為本發(fā)明的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備實(shí)際使用時(shí)，磨粒與被測試試件間沖擊過程的聲發(fā)射信號變化示意圖，其中圖2a為單晶氧化鋁；圖213為單晶金剛石；圖2(:為立方氮化硼。
[0035]圖3所示為3種不同磨粒的抗沖擊疲勞循環(huán)次數(shù)示意圖。
[0036]附圖標(biāo)記:1.光學(xué)平板；2.X軸滑臺；3.L型板；4.力傳感器；5.工具頭；6.被測試試件；7.連接桿；8.聲發(fā)射傳感器；9.超聲變幅桿；10.變幅桿支架；11.Z軸滑臺；12.Y軸滑臺。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面通過實(shí)施例具體說明本發(fā)明的內(nèi)容:
[0038]請查閱圖1，一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，包括被沖擊試件6及對被沖擊試件6進(jìn)行沖擊的磨粒；還包括基座系統(tǒng)、超聲振動(dòng)系統(tǒng)、測力系統(tǒng)和聲發(fā)射系統(tǒng)；
[0039]所述基座系統(tǒng)包括光學(xué)平板1，X軸滑臺2，Y軸滑臺12，Z軸滑臺11和L型板3 ；X軸滑臺2滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板1上且可沿X軸方向滑動(dòng)；Y軸滑臺12滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板1上且可沿Υ軸方向滑動(dòng)；Ζ軸滑臺11滑動(dòng)裝接在Υ軸滑臺12上且可沿Ζ軸方向滑動(dòng)；所述X軸方向、Υ軸方向與Ζ軸方向兩兩垂直；L型板3固定裝接在X軸滑臺2上；
[0040]所述超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括超聲發(fā)生器，超聲變幅桿9和工具頭7 ;超聲變幅桿9通過變幅桿支架10裝接在Z軸滑臺11，超聲發(fā)生器傳動(dòng)連接超聲變幅桿9 ;所述工具頭7固接在超聲變幅桿9 ;所述磨粒通過釬焊、粘結(jié)等多種方式固接在工具頭7頂端；
[0041]所述測力系統(tǒng)包括力傳感器4，第一電荷放大器和第一數(shù)據(jù)采集卡；力傳感器4固接在L型板3上，該第一電荷放大器信號連接力傳感器4，該第一數(shù)據(jù)采集卡信號連接第一電荷放大器；所述被沖擊試件6通過環(huán)氧樹脂膠水粘接在連接桿5以固接在力傳感器4上；
[0042]所述聲發(fā)射系統(tǒng)包括聲發(fā)射傳感器8，第二電荷放大器和第二數(shù)據(jù)采集卡；所述聲發(fā)射傳感器8裝設(shè)于工具頭7內(nèi)且信號連接磨粒，該第二電荷放大器信號連接聲發(fā)射傳感器8，該第二數(shù)據(jù)采集卡信號連接第二電荷放大器；
[0043]通過X軸滑臺2、Y軸滑臺12和Z軸滑臺11使被沖擊試件6和磨?？稍赬軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動(dòng)從而調(diào)節(jié)被沖擊試件6與磨粒的相對位置；通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生超聲振動(dòng)并通過超聲變幅桿9傳遞至工具頭7從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件6的沖擊；通過測力系統(tǒng)檢測磨粒與被沖擊試件6間力的動(dòng)態(tài)變化；通過聲發(fā)射系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件6沖擊過程中磨粒達(dá)到疲勞破壞時(shí)的聲發(fā)射信號。
[0044]本實(shí)施例之中，所述磨粒為普通磨粒或超硬磨粒，該磨粒6粒度大于40 μ m。
[0045]本實(shí)施例之中，所述被沖擊試件6可以是磨粒加工的各種工件材料，當(dāng)被測試磨粒的材質(zhì)不同時(shí)，被沖擊試件6的選擇也可以與之相匹配。
[0046]本實(shí)施例之中，所述被沖擊試件6經(jīng)過研磨拋光處理以使其表面粗糙度達(dá)到Ra0.1 μ m，該被沖擊試件6用超聲清洗機(jī)清洗后用環(huán)氧樹脂膠水粘貼在連接桿5。
[0047]本實(shí)施例之中，所述工具頭7螺接在超聲變幅桿9上；該工具頭7螺紋的錐度部分在螺釘?shù)奈膊浚曌兎鶙U9端面上設(shè)有螺紋孔，螺釘?shù)腻F度部分與該螺紋孔內(nèi)錐面適配以使工具頭7螺接在超聲變幅桿9上。
[0048]本實(shí)施例之中，所述X軸滑臺2由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.3 μπι;所述Y軸滑臺12由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于ΙΟμπι;所述Ζ軸滑臺11由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于10 μπι。
[0049]所述力傳感器4的性能參數(shù)為:測力范圍為-20Ν?20Ν，測力精度高于0.002Ν，采樣頻率高于ΙΟΚΗζ ;所述聲發(fā)射傳感器8的性能參數(shù)為:頻率范圍為50?1000kHz，諧振頻率大于80kHz，靈敏度峰值大于70dB ;本實(shí)施例之中，聲發(fā)射傳感器8的頻率范圍為50?1000kHz，諧振頻率為480kHz，靈敏度峰值120dB ;所述超聲發(fā)生器的性能參數(shù)為:振動(dòng)頻率f = 20?40KHz，振幅范圍為0?20 μ m ;本實(shí)施例之中，超聲發(fā)生器的振動(dòng)頻率f = 20KHz，振幅范圍為15 μm，振動(dòng)波形為正弦波。
[0050]本實(shí)施例之中，所述第一電荷放大器與第二電荷放大器為同一電荷放大器；所述第一數(shù)據(jù)采集卡與第二數(shù)據(jù)采集卡為同一數(shù)據(jù)采集卡。
[0051]本發(fā)明現(xiàn)場使用方式如下:
[0052]1)通過Y軸滑臺12和Z軸滑臺11調(diào)整被沖擊試件6在Y軸方向與Z軸方向上的位置使其正對磨粒；
[0053]2)通過X軸滑臺2調(diào)整磨粒在X軸方向上的位置使其與被沖擊試件6剛好接觸；所述判斷磨粒與被沖擊試件6剛好接觸的方法如21)-22)所示:
[0054]21)通過X軸滑臺2調(diào)整磨粒在X軸方向上的位置使其靠近被沖擊試件6，至肉眼無法分辨兩者相對位置后用塞尺確定兩者相對位置，繼續(xù)通過X軸滑臺2調(diào)整兩者相對位置至塞尺最小尺寸；
[0055]22)啟動(dòng)測力系統(tǒng)，每次以X軸滑臺2的最小位移移動(dòng)X軸滑臺2并通過測力系統(tǒng)檢測磨粒與被沖擊試件6間接觸力的實(shí)時(shí)變化；當(dāng)接觸力到達(dá)臨界值Nrait時(shí)，停止移動(dòng)X軸滑臺2，此時(shí)即為磨粒與被沖擊試件6剛好接觸；所述臨界值Nrait= 0.005?0.05N，根據(jù)被沖擊試件6的材質(zhì)決定，材料硬度越大，Nrait越高；本實(shí)施例之中，N crit= 0.01N ；
[0056]3)啟動(dòng)超聲振動(dòng)系統(tǒng)以使工具頭7發(fā)生振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件6的沖擊；記錄沖擊時(shí)間；
[0057]4)通過測力系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件6沖擊過程中力的動(dòng)態(tài)變化；
[0058]5)通過聲發(fā)射系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件6沖擊過程中磨粒達(dá)到疲勞破壞時(shí)的聲發(fā)射信號；在沖擊過程中磨粒達(dá)到疲勞破壞后，聲發(fā)射信號有明顯的變化；
[0059]6)檢測到磨粒達(dá)到疲勞破壞后的聲發(fā)射信號時(shí)，停止超聲振動(dòng)，根據(jù)沖擊時(shí)間、超聲振動(dòng)頻率計(jì)算沖擊次數(shù)，從而得到磨粒的沖擊疲勞測試數(shù)據(jù)。
[0060]請查閱圖2和圖3，為利用本發(fā)明的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備對單晶金剛石、立方氮化硼和單晶氧化鋁三種不同材質(zhì)的磨粒進(jìn)行對比測試的結(jié)果示意圖，該三種磨粒用釬焊的方法固定在工具頭上，粒度大小為200 μm，每種材質(zhì)的磨粒均測試20個(gè)以獲得統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
[0061]圖2是單晶金剛石、立方氮化硼和單晶氧化鋁3種不同材質(zhì)磨料在沖擊過程中的聲發(fā)射信號示意圖，橫坐標(biāo)為沖擊的時(shí)間，縱坐標(biāo)為聲發(fā)射信號的幅值，聲發(fā)射信號的突然變化表征了磨粒的破碎，對應(yīng)的沖擊時(shí)間乘以超聲振動(dòng)頻率就可以得到磨粒發(fā)生破損的沖擊循環(huán)次數(shù)。圖3為3種不同材質(zhì)磨料沖擊循環(huán)次數(shù)的對比示意圖，橫坐標(biāo)為3種不同材質(zhì)的磨粒，縱坐標(biāo)為沖擊循環(huán)次數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布值。
[0062]以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于:包括被沖擊試件(6)及對被沖擊試件(6)進(jìn)行沖擊的磨粒；還包括基座系統(tǒng)、超聲振動(dòng)系統(tǒng)、測力系統(tǒng)和聲發(fā)射系統(tǒng)； 所述超聲振動(dòng)系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)上；所述磨粒固接在超聲振動(dòng)系統(tǒng)上；所述聲發(fā)射系統(tǒng)信號連接磨粒；所述測力系統(tǒng)裝接在基座系統(tǒng)上；所述被沖擊試件(6)固接在測力系統(tǒng)上； 通過基座系統(tǒng)調(diào)節(jié)被沖擊試件(6)與磨粒的相對位置；通過超聲振動(dòng)系統(tǒng)使磨粒發(fā)生振動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件(6)的沖擊；通過測力系統(tǒng)檢測磨粒與被沖擊試件(6)間力的動(dòng)態(tài)變化；通過聲發(fā)射系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件(6)沖擊過程中磨粒達(dá)到疲勞破壞時(shí)的聲發(fā)射信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于: 所述基座系統(tǒng)包括光學(xué)平板⑴，X軸滑臺(2)，Y軸滑臺(12)，Z軸滑臺(11)和L型板(3) ;X軸滑臺(2)滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板(I)上且可沿X軸方向滑動(dòng)；Y軸滑臺(12)滑動(dòng)裝接在光學(xué)平板(I)上且可沿Y軸方向滑動(dòng)；Ζ軸滑臺(11)滑動(dòng)裝接在Y軸滑臺(12)上且可沿Z軸方向滑動(dòng)；所述X軸方向、Y軸方向與Z軸方向兩兩垂直；L型板(3)固定裝接在X軸滑臺⑵上； 所述超聲振動(dòng)系統(tǒng)包括超聲發(fā)生器，超聲變幅桿(9)和工具頭(7);超聲變幅桿(9)裝接在Z軸滑臺(11)，超聲發(fā)生器傳動(dòng)連接超聲變幅桿(9);所述工具頭(7)固接在超聲變幅桿(9);所述磨粒固接在工具頭(7); 所述測力系統(tǒng)包括力傳感器(4)，第一電荷放大器和第一數(shù)據(jù)采集卡；力傳感器(4)固接在L型板(3)上，該第一電荷放大器信號連接力傳感器(4)，該第一數(shù)據(jù)采集卡信號連接第一電荷放大器；所述被沖擊試件(6)通過連接桿(5)固接在力傳感器(4)上 所述聲發(fā)射系統(tǒng)包括聲發(fā)射傳感器(8)，第二電荷放大器和第二數(shù)據(jù)采集卡；所述聲發(fā)射傳感器(8)裝設(shè)于工具頭(7)內(nèi)且信號連接磨粒，該第二電荷放大器信號連接聲發(fā)射傳感器(8)，該第二數(shù)據(jù)采集卡信號連接第二電荷放大器； 通過X軸滑臺(2)、Υ軸滑臺(12)和Z軸滑臺(11)使被沖擊試件(6)和磨?？稍赬軸方向、Y軸方向與Z軸方向上移動(dòng)從而調(diào)節(jié)被沖擊試件(6)與磨粒的相對位置；通過超聲發(fā)生器產(chǎn)生超聲振動(dòng)并通過超聲變幅桿(9)傳遞至工具頭(7)從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件(6)的沖擊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于:所述磨粒為普通磨?；虺材チ＃撃チ?6)粒度大于38 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于:所述被沖擊試件(6)經(jīng)過研磨拋光處理以使其表面粗糙度不大于Ra0.1 μ m，該被沖擊試件(6)用超聲清洗機(jī)清洗后用環(huán)氧樹脂膠水粘貼在連接桿(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于:所述工具頭(7)螺接在超聲變幅桿(9)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于:所述X軸滑臺(2)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于0.35 μ m ;所述Y軸滑臺(12)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于Ilym ;所述Z軸滑臺(11)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其步進(jìn)精度優(yōu)于11 ym。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于:所述力傳感器(4)的性能參數(shù)為:測力范圍為-25N?25N，測力精度高于0.0025N，采樣頻率高于8KHz ;所述聲發(fā)射傳感器(8)的性能參數(shù)為:頻率范圍為48?1010kHz，諧振頻率大于78kHz，靈敏度峰值大于65dB ;所述超聲發(fā)生器的性能參數(shù)為:振動(dòng)頻率f = 18?42KHz，振幅范圍為O?22 μ m0
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備，其特征在于:所述第一電荷放大器與第二電荷放大器為同一電荷放大器；所述第一數(shù)據(jù)采集卡與第二數(shù)據(jù)采集卡為同一數(shù)據(jù)采集卡。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備的使用方法，其特征在于:包括: 1)通過Y軸滑臺(12)和Z軸滑臺(11)調(diào)整被沖擊試件(6)在Y軸方向與Z軸方向上的位置使其正對磨粒； 2)通過X軸滑臺(2)調(diào)整磨粒在X軸方向上的位置使其與被沖擊試件(6)剛好接觸； 3)啟動(dòng)超聲振動(dòng)系統(tǒng)以使工具頭(7)發(fā)生振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)磨粒對被沖擊試件(6)的沖擊；記錄沖擊時(shí)間； 4)通過測力系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件(6)沖擊過程中力的動(dòng)態(tài)變化； 5)通過聲發(fā)射系統(tǒng)檢測磨粒對被沖擊試件(6)沖擊過程中磨粒達(dá)到疲勞破壞時(shí)的聲發(fā)射信號； 6)檢測到磨粒達(dá)到疲勞破壞后的聲發(fā)射信號時(shí)，停止超聲振動(dòng)，根據(jù)沖擊時(shí)間、超聲振動(dòng)頻率計(jì)算沖擊次數(shù)，從而得到磨粒的沖擊疲勞測試數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種磨粒沖擊疲勞測試設(shè)備的使用方法，其特征在于:所述步驟2)中，判斷磨粒與被沖擊試件(6)剛好接觸的方法包括: 21)通過X軸滑臺(2)調(diào)整磨粒在X軸方向上的位置使其靠近被沖擊試件￠)，至肉眼無法分辨兩者相對位置后用塞尺確定兩者相對位置，繼續(xù)通過X軸滑臺(2)調(diào)整兩者相對位置至塞尺最小尺寸； 22)啟動(dòng)測力系統(tǒng)，每次以X軸滑臺(2)的最小位移移動(dòng)X軸滑臺(2)并通過測力系統(tǒng)檢測磨粒與被沖擊試件(6)間接觸力的實(shí)時(shí)變化；當(dāng)接觸力到達(dá)臨界值Nrait時(shí)，停止移動(dòng)X軸滑臺(2)，此時(shí)即為磨粒與被沖擊試件(6)剛好接觸。
【文檔編號】G01N3/32GK104483217SQ201410852048
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】姜峰, 王寧昌, 徐西鵬, 言蘭 申請人:華僑大學(xué)