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，電主軸，摩擦盤，X向進(jìn)給裝置，Z向進(jìn)給裝置，夾緊裝置，對磨工具，修盤裝置，測量系統(tǒng)，對刀儀等；通過修盤裝置對摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動摩擦盤旋轉(zhuǎn)通過修盤裝置對摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動摩擦盤旋轉(zhuǎn)，通過Z向進(jìn)給裝置和X向進(jìn)給裝置帶動對磨工具與摩擦盤接觸進(jìn)行摩擦測試，測試過程中對磨工具與摩擦盤間壓力保持恒定，測量系統(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)動等場合，摩擦系數(shù)及 磨損歷程對于零件材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、冷卻潤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 力會影響潤滑油的附著能力，將潤滑油從摩擦區(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，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)儀器測量摩擦副的相對位移、摩擦力等物理量，計(jì)算出摩擦系數(shù)和磨損 率。對于高速摩擦現(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 磨工具磨損嚴(yán)重，即使達(dá)到了穩(wěn)定磨損階段，對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)刀具對摩擦盤進(jìn)行在線修盤，保證摩擦副的形狀 精度和相對位置精度，同時(shí)通過動平衡增加摩擦過程的穩(wěn)定性，力反饋裝置可保證摩擦測 試過程中對磨工具與摩擦盤間的壓力恒定，從而實(shí)現(xiàn)高速摩擦測試。
[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，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；
[0010] 摩擦盤，固接在電主軸頂部且與電主軸同軸，通過電主軸帶動摩擦盤旋轉(zhuǎn)；
[0011] X向進(jìn)給裝置，裝接在工作臺，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磨工具，裝接在夾緊裝置；
[0015] 用于控制夾緊裝置沿Z向微動并保持對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)的測量系統(tǒng)，與對磨工具相連；
[0018] 通過修盤裝置對摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動摩擦盤旋轉(zhuǎn)，通過Z向進(jìn)給裝置和 X向進(jìn)給裝置帶動對磨工具與摩擦盤接觸，直至摩擦盤與對磨工具間壓力達(dá)到測試設(shè)定值， 進(jìn)行摩擦測試;測試過程中通過力反饋裝置保證對磨工具與摩擦盤間壓力保持恒定在測試 設(shè)定值，測量系統(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;所述工作臺固接在床身頂 部;所述電主軸固接在床身；
[0020] 所述工作臺與固定座之間設(shè)有一能調(diào)平和支撐工作臺的調(diào)整裝置；
[0021] 所述工作臺上固接有支撐架，該支撐架包括對稱設(shè)置的長度不等的兩個支撐臂， 較短的支撐臂與工作臺之間設(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)的端面跳動量和徑向跳動量均小于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：所述對磨工具為摩擦球或摩擦銷，該對磨工具表面設(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：所述測量系統(tǒng)為測力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號連接的測力儀、 聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號放大器;所述對磨工具與測力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接;所述 測力儀的固有頻率高于4ΚΗζ，測力精度優(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：所述修盤裝置與對磨工具及對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裝置單一的處理過程為公知常識，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 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)，采用動平衡避免了摩擦盤高速旋轉(zhuǎn) 過程中的大幅端面跳動或徑向跳動，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)對摩擦盤進(jìn)行在線加工，保證摩擦副的形狀精度和相對位置精度，從而保證了 摩擦副的相對運(yùn)動精度，減少摩擦副的磨合過程，降低對磨工具的磨損和形狀變化;再配合 力反饋裝置保證摩擦測試過程中對磨工具與摩擦盤間的壓力恒定，進(jìn)一步保證了測試的精 度和準(zhǔn)確性，能夠?qū)崿F(xiàn)高速摩擦測試。
【附圖說明】
[0036] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(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，示出對磨工具夾具及對磨工具。
[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，對磨工具夾具llh，對磨工具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5,固接在床身2頂部;工作臺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5,并對工作臺5起一定的支撐作用，以增加工作臺5的剛度;工 作臺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5的孔結(jié)構(gòu)中穿出工 作臺5;所述電主軸3可以為電動機(jī)直聯(lián)主軸或電動機(jī)經(jīng)中間傳動、變速裝置驅(qū)動主軸，其旋 轉(zhuǎn)的端面跳動量和徑向跳動量均小于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5上固接有支 撐架7,該支撐架7包括對稱固接的長度不等的兩個支撐臂，較短的支撐臂與工作臺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;較長的支撐臂直接固接在工作臺5上;所述X向直 線電機(jī)8水平固定在該兩個支撐臂頂部;所述微調(diào)裝置6為手動微調(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)，兩個止推軸承Ilc裝接在拉桿Ild上且分別緊貼軸環(huán)的兩個端面，該軸環(huán) 的兩個端面分別用于兩個止推軸承Ilc的安裝定位，兩個止推軸承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)有兩個對稱布置的沉頭孔，兩個內(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] 對磨工具夾具Uh，該對磨工具夾具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 對磨工具夾具llh，且對磨工具夾具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配合摩擦的對磨 工具12;所述對磨工具夾具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向微動并保持對磨工具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 測對磨工具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， 從而保證在摩擦測試過程中對磨工具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)有與對磨工具12及對磨工具夾具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)磨頭的動力頭，用于對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)的測量系統(tǒng)，為測力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號連接 的測力儀、聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號放大器;測力儀固定在Z向直線電機(jī)動子9a上;所 述夾緊裝置可以固接在測力儀上;所述對磨工具12與測力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接;所述測 力儀的固有頻率高于4KHz，測力精度優(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);對該摩擦盤13進(jìn) 行在線動平衡，以減少摩擦盤13在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的振動，從而保證劃擦過程中對磨工具12和 摩擦盤13能穩(wěn)定地接觸；
[0066] 2)電主軸3帶動摩擦盤13旋轉(zhuǎn)，修盤裝置15在Z向直線電機(jī)9帶動下以一定切深并 在X向直線電機(jī)8帶動下沿摩擦盤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 面跳動量，提高表面質(zhì)量，進(jìn)一步保證劃擦過程中對磨工具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)到軸向跳動量優(yōu)于ITl級，表面平均粗糙度Ra優(yōu)于IOnm; [0067] 3)將對磨工具12裝夾在連有力反饋裝置10的夾緊裝置11上；
[0068] 4)進(jìn)行摩擦測試:根據(jù)需測試的劃擦速度7和修盤區(qū)域內(nèi)測試點(diǎn)所在的測試點(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，通過X向 進(jìn)給裝置8將對磨工具12移至測試點(diǎn)正上方，并通過Z向進(jìn)給裝置9將對磨工具12下移與摩 擦盤13接觸，直至摩擦盤13與對磨工具12間壓力達(dá)到測試設(shè)定值，進(jìn)行摩擦測試;測試過 程中通過力反饋裝置10保證對磨工具12與摩擦盤13間壓力保持恒定在測試設(shè)定值，同時(shí)通 過測量系統(tǒng)采集劃擦過程中的數(shù)據(jù)，并通過信號放大器傳輸至數(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-盤摩擦測試或 銷-盤摩擦測試;對磨工具表面可以涂有超薄涂層，相應(yīng)地進(jìn)行的為涂層潤滑性能測試，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，對儀器的 要求也越高?，F(xiàn)有的試驗(yàn)機(jī)一般最薄只能做到厚度20μπι的涂層測試，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試，即使涂層厚度為Ιμπι也能實(shí) 現(xiàn)高精度測試。
[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，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； 摩擦盤，固接在電主軸頂部且與電主軸同軸，通過電主軸帶動摩擦盤旋轉(zhuǎn)； X向進(jìn)給裝置，裝接在工作臺，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)以使對磨工具夾具與夾具體 形成錐連接； 與摩擦盤配合摩擦的對磨工具，裝接在夾緊裝置； 用于控制夾緊裝置沿Z向微動并保持對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)的測量系統(tǒng)，與對磨工具相連； 通過修盤裝置對摩擦盤表面修盤后，電主軸帶動摩擦盤旋轉(zhuǎn)，通過Z向進(jìn)給裝置和X向 進(jìn)給裝置帶動對磨工具與摩擦盤接觸，直至摩擦盤與對磨工具間壓力達(dá)到測試設(shè)定值，進(jìn) 行摩擦測試;測試過程中通過力反饋裝置保證對磨工具與摩擦盤間壓力保持恒定在測試設(shè) 定值，測量系統(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;所述工作臺固接在床身頂部;所述電主軸固接在床身； 所述工作臺與固定座之間設(shè)有一能調(diào)平和支撐工作臺的調(diào)整裝置； 所述工作臺上固接有支撐架，該支撐架包括對稱設(shè)置的長度不等的兩個支撐臂，較短 的支撐臂與工作臺之間設(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) 的端面跳動量和徑向跳動量均小于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:所述對磨工具為 摩擦球或摩擦銷，該對磨工具表面設(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:所述測量系統(tǒng)為 測力儀與聲發(fā)射系統(tǒng)，包括相互信號連接的測力儀、聲發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集卡和信號放大 器;所述對磨工具與測力儀和聲發(fā)射系統(tǒng)相連接;所述測力儀的固有頻率高于4ΚΗΖ，測力精 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 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 對磨工具及對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】G01N19/02GK205538620SQ201620112035
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月4日
【發(fā)明人】查旭明, 姜峰, 張濤, 言蘭
【申請人】華僑大學(xué)