CN101339114B - 陶瓷磨削加工性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其方法为：(1)将陶瓷固定；(2)在恒力F作用下，用磨削齿轮对陶瓷定时磨削，磨削时间T；(3)测量陶瓷被磨削的质量M；(4)结合材料的弹性模量E，硬度H按以下公式，计算出陶瓷材料的磨损系数α；，（5）磨损系数越大，陶瓷可加工性越好，本发明方法可以高效、简洁、低成本的测量陶瓷磨削加工性能。

Description

陶瓷磨削加工性能测试方法

技术领域

本发明涉及陶瓷工业技术领域，尤其是一种陶瓷磨削加工性能测试方法。

背景技术

陶瓷材料广阔的应用前景和复杂的加工特性，都要求对陶瓷的磨削加工过程进行全面而深入的了解；目前各发达国家如德、日、美、英等国非常重视工程陶瓷的开发及应用，从上世纪90年代开始，国内外学者进行了大量的研究，在陶瓷磨削的新型方式、陶瓷磨削的材料去除机理、磨削烧伤、磨削表面完整性等的影响因素、不同磨削条件的最佳磨削参数等多方面都取得了积极的研究成果；随着建筑行业绿色材料的高速发展，关于陶瓷材料可加工性能的测试也对当今国际磨削技术提出了更高的要求，高速高效磨削、超高速磨削在欧洲、美国和日本等一些工业发达国家发展很快。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种陶瓷磨削加工性能测试方法，以高效、简洁、低成本的测量陶瓷的磨削加工性能。

为解决上述技术问题，本发明方法采用下述方法步骤：(1)将陶瓷固定；(2)在恒力F作用下，用磨削齿轮对陶瓷定时磨削，磨削时间T；(3)测量陶瓷被磨削的质量M；(4)结合材料的弹性模量E，硬度H按以下公式，计算出陶瓷材料的磨损系数α；

$\mathrm{\α}=\mathrm{\β}\·\frac{M}{T\·F}\·{\left(\frac{E}{H}\right)}^{2/5}$

式中，β是一个常数，由砂轮的性质所决定，F单位为KN，T单位为min，M单位为g，E单位为GPa，H单位为GPa；(5)磨损系数越大，陶瓷可加工性越好。

本发明可以采用的专用设备包括有载物台，载物台由滑轨支撑在机架上，载物台上方设置紧固螺栓，平行于载物台表面设置磨削轴，磨削轴上装配磨削砂轮，磨削轴尾端设置被动齿轮，被动齿轮与装配在磨削电机主轴上的主动齿轮啮合，在载物台前端设置可使载物台产生移动趋势的加载拉线。

本发明的进一步改进在于：在加载拉线末端设置砝码；加载拉线末端设置拉簧；加载拉线通过滑轮导向；机架上设置记时表；滑轨采用双滑轨结构；磨削电机主轴上安装两个或三个模数相同直径各异的主动齿轮，与其对应，在磨削轴尾端设置两个或三个模数相同直径各异的被动齿轮，主动齿轮与相应被动齿轮为啮合齿，被动齿轮与磨削轴滑键连接；机架中间设置隔板，磨削轴穿过隔板水平设置。

本发明提出采用恒力、定时磨削的方法对陶瓷进行磨削，通过单位时间、单位力下，陶瓷被磨削的绝对重量或相对重量来评价陶瓷材料的磨削加工性。本发明设备依照这一构思设计，实现对陶瓷恒力、定时磨削。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明提供的陶瓷磨削加工性能测试方法，可以高效、简洁、低成本的测量陶瓷磨削加工性能。本发明所采用的专用设备的加载拉线、滑轮及砝码构成的恒定加力系统，使测试仪测试结果稳定可靠。

加载拉线末端设置砝码可实现对试件的加压恒定；机架上设置记时表可有效统计磨削时间；滑轨采用双滑轨结构，载物台移动稳定；磨削电机主轴及磨削轴尾端设置多个齿轮，可合理配置啮合齿，实现磨削轴速可调；机架中间设置隔板，可避免粉尘对设备寿命的影响。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所采用的专用设备的结构示意图。

具体实施方式

选择长石瓷和氧化铝瓷为研究对象。

(1)将陶瓷固定；

(2)在恒力1KN作用下，用磨削齿轮(β取1.5)，对陶瓷定时磨削，磨削时间30min；

(3)测量陶瓷被磨削的质量。长石瓷为4.71g；氧化铝瓷为0.85g

(4)已知长石瓷的弹性模量为61GPa，硬度5.95GPa。氧化铝瓷的弹性模量为380GPa，硬度2.2GPa。按公式进行计算：

(5)长石瓷和氧化铝瓷的磨损系数分别为0.596和0.334。所以说，长石瓷的磨损系数较大，可以认为其可磨削加工性能较好。

本发明的专用设备的具体结构为：如图1所示，本陶瓷磨削加工性能测试设备包括，载物台2，载物台2由滑轨13支撑在机架9上，滑轨13采用双滑轨结构，载物台2上方设置紧固螺栓1，平行于载物台2表面设置磨削轴11，磨削轴11上装配磨削砂轮12，磨削轴11尾端设置被动齿轮10，被动齿轮10与装配在磨削电机6主轴上的主动齿轮4啮合，磨削电机6主轴上安装两个或三个模数相同直径各异的主动齿轮4，与其对应，在磨削轴11尾端设置两个或三个模数相同直径各异的被动齿轮10，主动齿轮4与相应被动齿轮10为啮合齿，被动齿轮10与磨削轴11滑键连接；载物台2前端设置可使载物台2产生移动趋势的加载拉线5，加载拉线5末端设置砝码8或拉簧，加载拉线5通过滑轮7导向，机架9上设置记时表15；机架9中间设置隔板3，磨削轴11穿过隔板3水平设置。

如图1所示，本陶瓷磨削加工性能测试设备外形为长方体，中间用隔板3隔开，动力部分固定在测试仪的右侧，磨削电机6采用小功率电机；在磨削电机6的上方设有一个记时表15；在记时表15的上方加载拉线5通过滑轮7连接砝码8；在本设备的另一侧，载物台2采用了双滑轨的结构与测试仪底部连接，在载物台2的顶部设有三个紧固螺栓1，三个紧固螺栓1和载物台2的表面共同对试件14进行夹紧固定，此种固定方式能够保证试件14在工作过程的稳定性和固定性；载物台2的表面设有砂轮12和磨削轴11，砂轮12可根据加工要求和试件14的材料和质地选用不同大小和不同目数的砂轮，磨削轴11对砂轮12起到固定和带动其转动的作用；磨削轴11穿过隔板3设置，轴端装配被动齿轮10；被动齿轮10设置为相连接的大小齿轮三个，都是能够与安装在磨削电机6主轴上的主动齿轮4发生啮合作用的，因此可以通过不同的齿轮啮合转换而改变磨削轴11的转速，从而实现砂轮12转速可调的功能；在载物台2的正前方设有加载拉线5，加载拉线5穿过滑轮7与右侧的砝码8连接构成恒定加力系统，恒定加力系统作用在载物台2上，在磨削过程中对试件14进行加力，使试件14在一定的压力下被砂轮12磨削。

其使用过程为：

(1)测量所需加工试件14的质量或体积。

(2)连接磨削电机6的电源，在磨削砂轮12的上部接入一个自动的喷水装置，可以是一个连接水龙头的细水管或者是散射的喷水装置。

(3)将试件14放置在载物台2上，使用螺栓1将其固定在载物台2上，尽量将试件14固定在载台2的中间，使其与砂轮12有尽量大的接触面积。

(4)选择合适的砂轮12，将其固定在磨削轴11上，根据所需磨削试件14的实际情况选择合适的啮合齿轮，利用砝码8加载，设置计时表11，启动磨削电机6，开始进行磨削加工。

(5)根据实验要求确定磨削的时间设置计时表15，可以是5分钟，10分钟，15分钟，待磨削时间到，关闭电机，停止磨削，取下磨削后的试件14，测量其质量或体积，得到其差量的大小。

(6)清洗整理仪器，计算，总结测试结果。

Claims (9)

1.一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于采用下述方法步骤：

(1)将陶瓷固定；

(2)在恒力F作用下，用磨削齿轮对陶瓷定时磨削，磨削时间T；

(3)测量陶瓷被磨削的质量M；

(4)结合材料的弹性模量E，硬度H按以下公式，计算出陶瓷材料的磨损系数α；

$\mathrm{\α}=\mathrm{\β}\·\frac{M}{T\·F}\·{\left(\frac{E}{H}\right)}^{2/5}$

式中，β是一个常数，由砂轮的性质所决定，F单位为KN，T单位为min，M单位为g，E单位为GPa，H单位为GPa；

(5)磨损系数越大，陶瓷可加工性越好。

2.根据权利要求1所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于：所述测试方法所应用的设备包括有载物台，载物台由滑轨支撑在机架上，载物台上方设置紧固螺栓，平行于载物台表面设置磨削轴，磨削轴上装配磨削砂轮，磨削轴尾端设置被动齿轮，被动齿轮与装配在磨削电机主轴上的主动齿轮啮合，其特征在于：载物台前端设置可使载物台产生移动趋势的加载拉线。

3.根据权利要求2所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于：所述加载拉线末端设置砝码。

4.根据权利要求2所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于：所述加载拉线末端设置拉簧。

5.根据权利要求2、3或4所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于：所述加载拉线通过滑轮导向。

6.根据权利要求2所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于：所述机架上设置记时表。

7.根据权利要求2所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于所述滑轨采用双滑轨结构。

8.根据权利要求2所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于：所述磨削电机主轴上安装两个或三个模数相同直径各异的主动齿轮，与其对应，在磨削轴尾端设置两个或三个模数相同直径各异的被动齿轮，主动齿轮与相应被动齿轮为啮合齿，被动齿轮与磨削轴滑键连接。

9.根据权利要求2所述的一种陶瓷磨削加工性能测试方法，其特征在于：所述机架中间设置隔板，磨削轴穿过隔板水平设置。

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