CN109883875A - 真空可变切深划痕实验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种真空可变切深划痕实验机，包括真空箱，所述真空箱内设置有底座，所述底座内连接有回转台；所述回转台的下端与变频电机相连接，所述回转台上固定有试样盘；所述试样盘上方设置有刀具，所述刀具的刀头与试样盘相接触，所述刀具的上端依次连接有三维力传感器、导杆、丝杠和步进电机，所述三维力传感器与数据采集处理系统相连接，所述导杆与支架通过间隙配合连接，使得导杆能上下升降实现刀具与试样盘的相对滑动，从而在试样盘上加工出具有深度的划痕，所述步进电机驱动所述刀具上下升降从而改变所述划痕的切深。本发明结构简单、运行可靠，工作时，可直接得到压力、摩擦力、摩擦系数随时间变化的关系，数据准确、重复性好。

Description

真空可变切深划痕实验机

技术领域

本发明涉及实验装置，特别涉及一种真空条件下可变切深划痕的实验、检测装置。

背景技术

磨削是一种重要的精加工方式，磨削的质量和效率通常受到切削参数、切削热、润滑剂等多种条件的影响，随着航天事业的发展，越来越多的设备将工作于真空条件下，真空条件下，切削热散热困难、润滑剂易挥发等将导致磨削工况急剧恶化，从而使磨削质量变差和加工效率变低。为了解决真空条件下的磨削加工难题，必须在模拟真空条件下进行磨削加工实验。

目前，缺乏结构简单、运行可靠的真空磨削实验设备，一方面因为太空的高真空环境难以实现并保持；另一方面，常规的摩擦磨削实验机的压力和摩擦力一般是通过两个独立的传感器测得的，存在数据误差，实验可重复性差等问题。并且，目前市场上还没有专门用于真空条件下进行可变切深划痕加工的实验设备。

发明内容

为了解决当前条件下真空磨削试验设备测得数据不准确，可重复性差的问题，本发明提供一种真空可变切深划痕实验机，本发明实验机能进行模拟真空环境下的可变切深划痕实验，为真空磨削加工提供实验数据，具有较高的应用价值。

本发明所采用的技术方案是：一种真空可变切深划痕实验机，包括真空箱，所述真空箱内设置有底座，所述底座内连接有回转台；所述回转台的下端伸出所述真空箱外与变频电机相连接并由所述变频电机驱动转动，所述回转台上固定有随所述回转台转动的试样盘；所述试样盘上方设置有刀具，所述刀具的刀头镶有金刚石磨粒并与所述试样盘相接触，所述刀具的上端依次连接有三维力传感器、导杆和丝杠，所述三维力传感器与数据采集处理系统相连接，所述导杆与固定在所述底座上的支架通过间隙配合连接，使得所述导杆能沿所述支架内的配合孔上下升降实现所述刀具与所述试样盘的相对滑动，从而在所述试样盘上加工出具有深度的划痕，所述丝杠的上端伸出所述真空箱外与步进电机相连接，由所述步进电机驱动所述刀具上下升降从而改变所述划痕的切深。

进一步的，所述底座用于连接所述回转台的部分的截面为方形结构，所述回转台通过两个滚动轴承与所述底座相连接以保证所述回转台的旋转稳定性。

进一步的，所述回转台与所述真空箱通过O型密封圈以实现旋转密封。

进一步的，所述真空箱的侧壁上设置有观察窗，通过所述观察窗实时观测所述真空箱内的情况。

进一步的，本发明实验机还包括真空系统，通过所述真空系统为实验机提供真空环境。

进一步的，所述试样盘的材质根据实验需求确定，以进行多种硬脆材料的划痕实验。

本发明的有益效果是：本发明的实验机多采用螺栓连接，可拆卸性好，结构简单，易于实现，经济成本低；本发明的实验机的回转台采用双支撑方式，转动平稳，运行可靠，安全性好；本发明的实验机采用一个三维力传感器，其在工作时，可直接得到压力、摩擦力、摩擦系数随时间变化的关系，数据准确、可重复性好；本发明的实验机采用步进电机自动进给，自动化程度高整体性好，精度较高，易于操作，实用性好，可用于进行模拟真空环境下的划痕实验，用于研究真空磨削加工机理，具有较高的应用价值。

附图说明

图1：本发明真空可变切深划痕实验机的结构示意图。

附图标注：1-真空箱，2-丝杠，3-螺母，4-支架，5-导杆，6-三维力传感器，7-刀具，8-试样盘，9-回转台，10-底座，11-第一联轴器，12-变频电机，13-真空系统，14-观察窗，15-数据采集处理系统，16-第二联轴器，17-步进电机。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如附图1所示，一种真空可变切深划痕实验机，包括真空箱1、丝杠2、螺母3、支架4、导杆5、三维力传感器6、刀具7、试样盘8、回转台9、底座10、第一联轴器11、变频电机12、真空系统13、观察窗14、数据采集处理系统15、第二联轴器16、步进电机17等。

所述真空箱1的侧壁上设置所述观察窗14，通过所述观察窗14实时观测所述真空箱1内的情况。

所述底座10设置在所述真空箱1内；所述底座10上设置所述支架4和回转台9，所述底座10用于连接所述回转台9的部分的截面呈方形结构，所述回转台9通过两个滚动轴承与所述底座10相连接以保证所述回转台9的旋转稳定性；所述支架4通过螺栓固定在所述底座10上。

所述回转台9的主体部分位于所述真空箱1内，所述回转台9的下端伸出所述真空箱1外，所述回转台9与所述真空箱1通过O型密封圈以实现旋转密封。所述回转台9的下端通过所述第一联轴器11与所述变频电机12相连接并由所述变频电机12驱动转动。

所述试样盘8通过螺钉固定在所述回转台9上并随所述回转台9转动。

所述丝杠2的上端伸出所述真空箱1外通过第二联轴器16与所述步进电机17相连接，所述丝杠2的下端与所述螺母3相旋合，所述螺母3的下端与所述导杆5的上端相固定，所述导杆5的下端与所述三维力传感器6的上端相连接，所述三维力传感器6的下端与所述刀具7相连接，所述刀具7位于所述试样盘8的上方，所述刀具7的刀头镶有金刚石磨粒并与所述试样盘8相接触。

所述导杆5与所述支架4通过间隙配合连接，使得所述导杆5能沿所述支架4内的配合孔上下升降实现所述刀具7与所述试样盘8的相对滑动，从而在所述试样盘8上加工出一条具有一定深度的划痕；而所述步进电机17控制所述刀具7的给进深度，通过驱动所述刀具7上下升降，从而改变所述划痕的切深。

所述真空系统13为实验机提供真空环境。

所述三维力传感器6与所述数据采集处理系统15相连接，本发明实验机可通过所述三维力传感器6与数据采集处理系统15直接记录压力、摩擦力、摩擦系数随时间变化的关系。

改变所述试样盘8的材质，可进行多种硬脆材料的划痕实验。

本实验机能进行模拟真空环境下的可变切深划痕实验，为真空磨削加工提供实验数据，具有较高的应用价值。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种真空可变切深划痕实验机，包括真空箱(1)，其特征在于，所述真空箱(1)内设置有底座(10)，所述底座(10)内连接有回转台(9)；所述回转台(9)的下端伸出所述真空箱(1)外与变频电机(12)相连接并由所述变频电机(12)驱动转动，所述回转台(9)上固定有随所述回转台(9)转动的试样盘(8)；所述试样盘(8)上方设置有刀具(7)，所述刀具(7)的刀头镶有金刚石磨粒并与所述试样盘(8)相接触，所述刀具(7)的上端依次连接有三维力传感器(6)、导杆(5)和丝杠(2)，所述三维力传感器(6)与数据采集处理系统(15)相连接，所述导杆(5)与固定在所述底座(10)上的支架(4)通过间隙配合连接，使得所述导杆(5)能沿所述支架(4)内的配合孔上下升降实现所述刀具(7)与所述试样盘(8)的相对滑动，从而在所述试样盘(8)上加工出具有深度的划痕，所述丝杠(2)的上端伸出所述真空箱(1)外与步进电机(17)相连接，由所述步进电机(17)驱动所述刀具(7)上下升降从而改变所述划痕的切深。

2.根据权利要求1所述的一种真空可变切深划痕实验机，其特征在于，所述底座(10)用于连接所述回转台(9)的部分的截面为方形结构，所述回转台(9)通过两个滚动轴承与所述底座(10)相连接以保证所述回转台(9)的旋转稳定性。

3.根据权利要求1所述的一种真空可变切深划痕实验机，其特征在于，所述回转台(9)与所述真空箱(1)通过O型密封圈以实现旋转密封。

4.根据权利要求1所述的一种真空可变切深划痕实验机，其特征在于，所述真空箱(1)的侧壁上设置有观察窗(14)，通过所述观察窗(14)实时观测所述真空箱(1)内的情况。

5.根据权利要求1所述的一种真空可变切深划痕实验机，其特征在于，还包括真空系统(13)，通过所述真空系统(13)为实验机提供真空环境。

6.根据权利要求1所述的一种真空可变切深划痕实验机，其特征在于，所述试样盘(8)的材质根据实验需求确定，以进行多种硬脆材料的划痕实验。