CN114323919A - 单颗磨粒变深度划擦用夹具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了单颗磨粒变深度划擦用夹具及其使用方法，夹具包括基盘、下夹具体、上夹具体、工件、调整机构和平衡块；该下夹具体装在基盘上且凹进部分和凸起部分配合构成球面副；通过上夹具体和下夹具体夹接工件；通过调整机构调整工件端面和基盘回转轴线偏转与否及偏转角度；该基盘上端面凹设环形滑槽，通过两平衡块滑动调节产生的等效平衡质量m'，该等效平衡质量m'抵消基盘、下夹具体、上夹具体和工件装配后产生的偏心质量m。它具有如下优点：通过工件倾斜调整消除摩擦盘的端面跳动，通过平衡质量m'抵消装配体产生偏心质量m，实现动平衡，提升单颗磨粒与工件的接触稳定性，保证划擦过程中的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及精密、超精密加工技术领域，尤其涉及一种单颗磨粒变深度划擦用夹具及其使用方法。
背景技术
高速摩擦试验是研究单颗磨粒与工件摩擦作用过程的重要手段。目前，商用球-盘摩擦试验机通常配备加载闭环控制系统。摩擦试验过程中通过反馈调节降低由于摩擦盘端面跳动引起的加载力波动。但是当摩擦速度较高时，受限于反馈系统最大反馈频率，导致加载力不能保持稳定，进而使得摩擦过程无法进入稳定摩擦阶段。摩擦盘在装配过程不可避免地引入摩擦盘中心轴线与球盘摩擦试验机主轴回转中心之间的同轴度误差。当摩擦速度较高时，该同轴度误差将会引入偏心质量导致严重的振动，严重恶化了摩擦测试过程的稳定性。
发明内容
本发明提供了单颗磨粒变深度划擦用夹具及其使用方法，其克服了背景技术中所存在的不足。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之一是：单颗磨粒变深度划擦用夹具，包括一基盘(7)、一下夹具体(4)、一上夹具体(2)、一工件(3)、一调整机构和两平衡块(6)；该基盘(7)上端面设凸起部分，该下夹具体(4)下端面设凹进部分，该下夹具体(4)装在基盘(7)上且凹进部分和凸起部分配合构成球面副(9)；该工件(3)装设在下夹具体(4)且通过上夹具体(2)和下夹具体(4)夹接工件(3)；该调整机构连接基盘(7)和下夹具体(4)，通过调整机构调整工件(3)端面和基盘(7)回转轴线偏转与否及偏转角度；该基盘(7)上端面凹设包围下夹具体(4)的环形滑槽(5)，该平衡块(6)设在环形滑槽(5)内且能沿环形滑槽(5)环形滑动，通过两平衡块(6)滑动调节产生的等效平衡质量m'(8)，该等效平衡质量m'(8)抵消基盘(7)、下夹具体(4)、上夹具体(2)和工件(3)装配后产生的偏心质量m(1)。
一实施例之中：该下夹具体(4)上端面中间部分凹设安装槽，该工件(3)装设在下夹具体(4)安装槽内，该上夹具体(2)装接在下夹具体(4)上且上夹具体(2)环形内圈部分伸入安装槽槽口上方区域，通过环形内圈部分限制工件(3)脱离及夹接工件(3)。
一实施例之中：该基盘(7)上端面具有伸出下夹具体(4)外的环形台阶面，该环形台阶面凹设上述环形滑槽(5)。
一实施例之中：该调整机构包括连接下夹具体(4)和基盘(7)的螺栓，该下夹具体(4)设多个贯穿的贯穿孔，该基盘(7)上端面凹设螺孔，该螺栓穿过贯穿孔并螺进螺孔。
一实施例之中：该基盘(7)通过螺栓与主轴固定，通过主轴带动基盘(7)绕回转轴线转动。
一实施例之中：该两平衡块(6)质量相同且平衡块(6)和基盘(7)间设能松释或锁接的锁接机构。
本发明解决其技术问题的所采用的技术方案之二是：所述的单颗磨粒变深度划擦用夹具的使用方法，包括：
固定基盘(7)与主轴，及，将下夹具体(4)装在基盘(7)上且凹进部分和凸起部分配合构成球面副(9)；
将工件(3)装设在下夹具体(4)且通过上夹具体(2)和下夹具体(4)夹接工件(3)；
通过调整机构调整，使工件(3)端面和基盘(7)回转轴线垂直；
调整机构微调，使工件(3)端面相对回转轴线整体偏转预定角度，调整后工件(3)端面跳动与主轴端面跳动同相位；
通过两平衡块(6)滑动调节产生的等效平衡质量m'(8)，等效平衡质量m'(8)抵消基盘(7)、下夹具体(4)、上夹具体(2)和工件(3)装配后产生的偏心质量m(1)。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
通过工件倾斜调整消除摩擦盘的端面跳动，通过两平衡块滑动以调节产生等效平衡质量m'，通过平衡质量m'抵消装配体产生偏心质量m，实现动平衡，提升单颗磨粒与工件的接触稳定性，保证划擦过程中的稳定性，克服了现有商用机在高速摩擦时受限于反馈系统最大反馈频率，导致加载力不能保持稳定的问题。
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说明。
图1为具体实施方式单颗磨粒变深度划擦用夹具高速变深度划擦示意图；
图2为具体实施方式单颗磨粒变深度划擦用夹具立体示意图；
图3为具体实施方式单颗磨粒变深度划擦用夹具剖视示意图。
具体实施方式
请查阅图1至图3，单颗磨粒变深度划擦用夹具，包括一基盘7、一下夹具体4、一上夹具体2、一工件3、一调整机构和两平衡块6；该基盘7通过螺栓与主轴固定，以通过主轴带动基盘7转动，该工件3如为金刚石工件。
该基盘7上端面设凸起部分，该下夹具体4下端面设凹进部分，该下夹具体4装在基盘7上且凹进部分和凸起部分配合构成球面副9，通过球面副能提升基盘7和下夹具体4同轴度；该调整机构包括连接下夹具体4和基盘7的多个螺栓，该下夹具体4设多个贯穿的贯穿孔，该基盘7上端面凹设螺孔，该螺栓穿过贯穿孔并螺进螺孔，则能通过微调下夹具体与基盘的螺栓，调整下夹具体4相对于基盘7回转轴线偏转一个角度，调整工件3端面相对偏转一个角度，调整后工件3的端面跳动与主轴的端面跳动同相位，跳动值如为4-5μm。
该下夹具体4上端面中间部分凹设安装槽，该工件3装设在下夹具体4安装槽内，该上夹具体2装接在下夹具体4且通过上夹具体2固定工件3，具体结构中：该上夹具体2成环形结构且通过螺钉固接上夹具体2和下夹具体4并使上夹具体2环形内圈部分伸入安装槽槽口上方区域，通过环形内圈部分限制工件3脱离，通过伸入部分固定工件3。
该基盘7上端面具有伸出下夹具体4外的环形台阶面，该环形台阶面凹设包围下夹具体4的环形滑槽5，该两平衡块6都设在环形滑槽5内且能沿环形滑槽5环形滑动，通过两平衡块6滑动以调节产生等效平衡质量m'8，通过该平衡质量m'8抵消装配体产生偏心质量m1(在工件与上下夹具体装夹完成后，因零部件制造误差、装配误差等因素会导致工件和夹具组成的装配体的质心偏离其回转轴线，形成偏心质量，工件在高速旋转时偏心质量会产生严重的振动，影响单颗磨粒与工件的接触稳定性)，实现动平衡，提升单颗磨粒与工件的接触稳定性，保证划擦过程中的稳定性。该两平衡块6质量相等且配设安装孔和螺钉以通过螺钉在调整到位后将平衡块锁定在基盘的环形滑槽的调整位置。
本具体实施方式的金刚石工件直径为100mm，厚度为2mm，通过螺栓夹持在上夹具体和下夹具体之间。如金刚石工件平面度大于0.05μm，可以通过上、下夹具体之间的6颗螺栓进行调整，以降低其平面度。金刚石工件装夹调整完毕后通过调整下夹具体与基盘之间的6颗螺栓使得金刚石工件的端面跳动接近于主轴的轴向跳动，此时认为金刚石工件端面与其回转轴线完全垂直。然后再次微调下夹具体与基盘之间的6颗螺栓，使得金刚石工件端面相对于其回转轴线整体偏转一个角度，调整后金刚石工件的端面跳动应与主轴的端面跳动同相位，跳动值为4-5μm。
金刚石工件装夹并调整完成后需要开展原位动平衡。夹具上设置了环形滑槽，两个等质量的平衡块可以在滑槽内滑动并通过紧定螺钉固定。动平衡时动平衡仪(日本西格玛有限公司，型号：CB-2001)通过转速传感器和振动传感器识别偏心质量的大小和相位，并给出平衡状态时两个平衡块的相位，从而对偏心质量进行补偿。动平衡完成后，由金刚石工件-夹具-主轴组成的系统的动平衡等级可优于G0.4(ISO1940)。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (7)
1.单颗磨粒变深度划擦用夹具，其特征在于：包括一基盘(7)、一下夹具体(4)、一上夹具体(2)、一工件(3)、一调整机构和两平衡块(6)；该基盘(7)上端面设凸起部分，该下夹具体(4)下端面设凹进部分，该下夹具体(4)装在基盘(7)上且凹进部分和凸起部分配合构成球面副(9)；该工件(3)装设在下夹具体(4)且通过上夹具体(2)和下夹具体(4)夹接工件(3)；该调整机构连接基盘(7)和下夹具体(4)，通过调整机构调整工件(3)端面和基盘(7)回转轴线偏转与否及偏转角度；该基盘(7)上端面凹设包围下夹具体(4)的环形滑槽(5)，该平衡块(6)设在环形滑槽(5)内且能沿环形滑槽(5)环形滑动，通过两平衡块(6)滑动调节产生的等效平衡质量m'(8)，该等效平衡质量m'(8)抵消基盘(7)、下夹具体(4)、上夹具体(2)和工件(3)装配后产生的偏心质量m(1)。
2.根据权利要求1所述的单颗磨粒变深度划擦用夹具，其特征在于：该下夹具体(4)上端面中间部分凹设安装槽，该工件(3)装设在下夹具体(4)安装槽内，该上夹具体(2)装接在下夹具体(4)上且上夹具体(2)环形内圈部分伸入安装槽槽口上方区域，通过环形内圈部分限制工件(3)脱离及夹接工件(3)。
3.根据权利要求1所述的单颗磨粒变深度划擦用夹具，其特征在于：该基盘(7)上端面具有伸出下夹具体(4)外的环形台阶面，该环形台阶面凹设上述环形滑槽(5)。
4.根据权利要求1所述的单颗磨粒变深度划擦用夹具，其特征在于：该调整机构包括连接下夹具体(4)和基盘(7)的螺栓，该下夹具体(4)设多个贯穿的贯穿孔，该基盘(7)上端面凹设螺孔，该螺栓穿过贯穿孔并螺进螺孔。
5.根据权利要求1所述的单颗磨粒变深度划擦用夹具，其特征在于：该基盘(7)通过螺栓与主轴固定，通过主轴带动基盘(7)绕回转轴线转动。
6.根据权利要求1所述的单颗磨粒变深度划擦用夹具，其特征在于：该两平衡块(6)质量相同且平衡块(6)和基盘(7)间设能松释或锁接的锁接机构。
7.根据权利要求1所述的单颗磨粒变深度划擦用夹具的使用方法，其特征在于：包括：
固定基盘(7)与主轴，及，将下夹具体(4)装在基盘(7)上且凹进部分和凸起部分配合构成球面副(9)；
将工件(3)装设在下夹具体(4)且通过上夹具体(2)和下夹具体(4)夹接工件(3)；
通过调整机构调整，使工件(3)端面和基盘(7)回转轴线垂直；
调整机构微调，使工件(3)端面相对回转轴线整体偏转预定角度，调整后工件(3)端面跳动与主轴端面跳动同相位；
通过两平衡块(6)滑动调节产生的等效平衡质量m'(8)，等效平衡质量m'(8)抵消基盘(7)、下夹具体(4)、上夹具体(2)和工件(3)装配后产生的偏心质量m(1)。
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