CN212674684U

CN212674684U - 一种cvd金刚石磨耗比检测设备

Info

Publication number: CN212674684U
Application number: CN202021310829.9U
Authority: CN
Inventors: 张智宇; 杨卫正
Original assignee: Tianjin Baolixin Superhard Material Co ltd
Current assignee: Tianjin Baolixin Superhard Material Co ltd
Priority date: 2020-07-07
Filing date: 2020-07-07
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2030-07-07

Abstract

本实用新型提供了一种CVD金刚石磨耗比检测设备，包括机架，所述机架上设有X‑Y运动平台、磨耗机构；所述X‑Y运动平台包括用于夹持固定金刚石试样的金刚石夹具、驱动所述金刚石夹具沿X轴往复运动的X轴运动系统、驱动所述金刚石夹具沿Y轴往复运动的Y轴运动系统；所述磨耗机构包括砂轮、用于驱动砂轮转动的驱动电机，所述砂轮可拆卸连接于所述驱动电机的输出轴上。本实用新型可方便快捷地对CVD金刚石的磨耗比进行检测，从而判断CVD金刚石的耐磨性能。

Description

一种CVD金刚石磨耗比检测设备

技术领域

本实用新型属于金刚石生产技术领域，尤其是涉及一种CVD金刚石磨耗比检测设备。

背景技术

由含碳气体和氧气的混合物在高温和低于标准大气压的压力下被激发分解，形成活性金刚石碳原子，并在基体上沉积交互生长成的多晶CVD金刚石,它具有和天然金刚石相似的耐磨性和热稳定性，非常适合替代天然金刚石制造各种耐磨工具，随着机械加工行业的发展，在国内外逐渐得到广泛应用。耐磨性是CVD金刚石的工具应用的一个重要指标，所以测试耐磨性的仪器成为一个重要研究课题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种CVD金刚石磨耗比检测设备，以对CVD金刚石的磨耗比进行检测，从而判断CVD金刚石的耐磨性能。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种CVD金刚石磨耗比检测设备，包括机架，所述机架上设有X-Y运动平台、磨耗机构；

所述X-Y运动平台包括用于夹持固定金刚石试样的金刚石夹具、驱动所述金刚石夹具沿X轴往复运动的X轴运动系统、驱动所述金刚石夹具沿Y轴往复运动的Y轴运动系统；

所述磨耗机构包括砂轮、用于驱动砂轮转动的驱动电机，所述砂轮可拆卸连接于所述驱动电机的输出轴上。

进一步的，所述机架包括工作台、位于所述工作台下方的存放柜，所述工作台上罩设有防护罩，所述防护罩包括呈六方体结构的框架，所述框架前侧安装有可打开和闭合的罩门，所述框架左右两侧、后侧和顶部安装有挡板，所述罩门和挡板由透明材料制成。

进一步的，所述X轴运动系统包括第一滑板以及用于驱动所述第一滑板沿X轴往复移动的第一驱动机构，所述Y轴运动系统包括第二滑板以及用于驱动所述第二滑板沿Y轴往复移动的第二驱动机构，所述第一驱动机构固定于机架上，所述第二驱动机构固定于第一滑板上。

进一步的，所述驱动电机上可拆卸连接有砂轮保护罩，所述砂轮位于砂轮保护罩内。

进一步的，所述金刚石夹具包括底板、压板,所述底板通过螺栓与第二滑板可拆卸连接，所述压板包括压合部和连接部，所述压合部与所述金刚石试样抵接，所述连接部通过螺栓与底板可拆卸连接。

进一步的，所述底板靠近砂轮的一端顶部设有用于放置金刚石试样的第一斜面，所述压合部与金刚石试样抵接处设有与第一斜面相平行的第二斜面。

进一步的，还包括除尘机构，所述除尘机构包括引尘罩、抽尘管、抽风机、集尘袋，所述引尘罩设于工作台上靠近砂轮位置处，所述抽尘管、抽风机、集尘袋设于所述存放柜内，所述抽尘管一端穿过工作台与引尘罩底部连通，抽尘管另一端与抽风机的进风口连通，所述抽风机的出风口与集尘袋连通。

进一步的，所述引尘罩为上下两端开口的长方体结构，引尘罩远离所述金刚石夹具的一端较低，引尘罩远离驱动电机的一侧设有便于砂轮安装和拆卸的缺口。

相对于现有技术，本实用新型所述的CVD金刚石磨耗比检测设备具有以下优势：

(1)本实用新型所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，设有可实现金刚石的左右前后方向的运动以及金刚石的定位固定的X-Y运动平台、用于磨削金刚石的磨耗机构，通过计算砂轮的前后磨损比可方便快捷地检测出CVD金刚石的耐磨性；

(2)本实用新型所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，设有机架，通过机架承载设备的所有部件，通过透明的防护罩进行安全防护，避免粉尘扩散污染环境，同时方便观察金刚石磨削情况；

(3)本实用新型所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，所述金刚石夹具包括底板、压板,所述底板靠近砂轮的一端顶部设有用于放置金刚石试样的第一斜面，所述压合部与金刚石试样抵接处设有与第一斜面相平行的第二斜面，检测时，将金刚石放置到第一斜面上，金刚石与底板和压合部均为面接触，受力均匀性好，夹持牢固；

(4)本实用新型所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，设有除尘机构，抽风机产生负压，磨削产生的粉尘经引尘罩进入抽尘管，并最终储存到集尘袋，避免粉尘外飞，确保了环境的干净整洁，工作人员定期清理集尘袋即可。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例的整体结构图；

图2为本实用新型实施例的轴测图；

图3为本实用新型实施例中的X-Y运动平台和磨耗机构的立体结构图；

图4为本实用新型实施例中的X-Y运动平台和磨耗机构的侧视图；

图5为图4中A部分的放大图；

图6为本实用新型实施例中的除尘机构的立体结构图；

图7为本实用新型实施例中的金刚石试样磨削后的结构示意图。

附图标记说明：

1、机架；11、工作台；12、存放柜；13、防护罩；131、框架；132、罩门；133、挡板；2、X-Y运动平台；21、金刚石夹具；211、底板；2111、第一斜面；212、压板；2121、第二斜面；22、X轴运动系统；221、第一滑板；222、第一驱动机构；23、Y轴运动系统；231、第二滑板；232、第二驱动机构；24、线性滑轨；3、磨耗机构；31、砂轮；32、驱动电机；33、砂轮保护罩；4、除尘机构；41、引尘罩；411、缺口；42、抽尘管；43、抽风机；44、集尘袋；5、金刚石试样。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种CVD金刚石磨耗比检测设备，该设备用于金刚石耐磨性的检验，如图1-图6所示，包括机架1，所述机架1上设有X-Y运动平台2、磨耗机构3。

所述机架1包括工作台11、位于所述工作台11下方的存放柜12，所述工作台11上罩设有防护罩13，所述防护罩13包括呈六方体结构的框架131，所述框架131前侧安装有可打开和闭合的罩门132。所述框架131左右两侧、后侧和顶部安装有挡板133，所述罩门132和挡板133由透明材料(例如玻璃、亚克力板)制成。通过机架1承载设备的所有部件，通过透明的防护罩13进行安全防护，避免粉尘扩散污染环境，同时方便观察金刚石磨削情况。

所述X-Y运动平台2用于实现金刚石的左右前后方向的运动以及金刚石的定位固定，X-Y运动平台2包括用于夹持固定金刚石试样5的金刚石夹具21、驱动所述金刚石夹具21沿X轴往复运动的X轴运动系统22、驱动所述金刚石夹具21沿Y轴往复运动的Y轴运动系统23。

具体的，所述X轴运动系统22包括第一滑板221以及用于驱动所述第一滑板221沿X轴往复移动的第一驱动机构222，所述Y轴运动系统23包括第二滑板231以及用于驱动所述第二滑板231沿Y轴往复移动的第二驱动机构232，所述第一驱动机构222固定于机架1上，所述第二驱动机构232固定于第一滑板221上。

所述第一驱动机构222和第二驱动机构232可以为丝杠或者具有现有的具有伸缩杆的气缸、液压缸、电推杆中的任意一种，由于上述结构均为较为成熟的现有技术，因此不再赘述。为确保第一滑板221和第二滑板231进行直线运动，所述第一驱动机构222和第二驱动机构232还包括线性滑轨24，第一滑板221和第二滑板231分别滑动设置于与其相对应的线性滑轨24上。

所述金刚石夹具21包括底板211、压板212,所述底板211通过螺栓与第二滑板231可拆卸连接。所述压板212包括压合部和连接部，所述压合部与所述金刚石试样5抵接，所述连接部通过螺栓与底板211可拆卸连接。所述底板211靠近砂轮31的一端顶部设有用于放置金刚石试样5的第一斜面2111，第一斜面2111的倾斜角度优选为45°，便于金刚石试样5与砂轮31接触。所述压合部与金刚石试样5抵接处设有与第一斜面2111相平行的第二斜面2121，检测时，将金刚石试样5放置到第一斜面2111上，金刚石试样5与底板211和压合部均为面接触，受力均匀性好，夹持牢固。

所述磨耗机构3包括砂轮31、用于驱动砂轮31转动的驱动电机32，磨耗机构3用于磨削金刚石，通过计算砂轮31的前后磨损对比，检测金刚石的磨耗比。所述砂轮31通过法兰盘可拆卸连接于所述驱动电机32的输出轴上。其中砂轮31选型号为：200*20*32，砂号：80。砂轮31的线速度≤35m/s，当砂轮31磨损至被磨刀具和钻头碰撞砂轮31防护罩13时，必须更换新砂轮31，驱动电机32为无刷直流驱动。所述驱动电机32上通过螺栓可拆卸连接有砂轮31保护罩，所述砂轮31位于砂轮31保护罩内。

由于金刚石试样5磨耗过程中会产生大量粉尘，不但影响操作环境，而且还影响运行部件之间的摩擦系数，因此设备还设置有除尘机构4，所述除尘机构4包括引尘罩41、抽尘管42、抽风机43、集尘袋44。所述引尘罩41设于工作台11上靠近砂轮31位置处，所述抽尘管42、抽风机43、集尘袋44设于所述存放柜12内，所述抽尘管42一端穿过工作台11与引尘罩41底部连通，抽尘管42另一端与抽风机43的进风口连通，所述抽风机43的出风口与集尘袋44连通。抽风机43产生负压，磨削产生的粉尘经引尘罩41进入抽尘管42，并最终储存到集尘袋44，避免粉尘外飞，确保了环境的干净整洁，工作人员定期清理集尘袋44即可。集尘袋44由防火耐高温材料制成，持久耐用。

所述引尘罩41为上下两端开口的长方体结构，引尘罩41远离所述金刚石夹具21的一端较低，有利于砂轮31自由旋转，同时使得引尘罩41尽可能贴近砂轮31，提高除尘能力。引尘罩41远离驱动电机32的一侧设有缺口411，砂轮31安装和拆卸时从缺口411进出。

此外，本实用新型还设有控制系统和触摸操作屏(图中未示出)，所述控制系统可以采用现有技术中较为成熟的PLC控制系统，控制系统与驱动电机32、第一驱动机构222、第二驱动机构232信号连接，以实现对设备的自动控制。

本实用新型的工作过程：

一、测试样品的制作和测试前的准备工作

1)试样准备，在金刚石膜片不同部位切割试样，规格

4.5mm*3.0mm*0.5-2.5mm和4.0mm*3.0mm*0.5-2.5mm，试样完好无损；

2)选择质量合格安全的砂轮31；

3)用游标卡尺测量砂轮31直径D1。

二、称量砂轮31初始质量M_s1

三、金刚石与砂轮31的磨损

1)将金刚石样品固定到夹具上，形核面向上；

2)将称重好的砂轮31安装到设备上；

3)将砂轮31保护罩安装牢固；

4)对刀

(1)通过X-Y运动系统使金刚石试样5与砂轮31处于同一条线上；

(2)采用低速进给方式，使金刚石慢慢抵近砂轮31，

(3)根据砂轮31直径D1选择加工速度，以及进给模式。

(4)设置运行时间；

(5)关好罩门132，启动X-Y运动系统，金刚石试样5往复运动，进给，达到设定时间设备停止运行；

(6)设备停止运行后，打开罩门132，取下金刚石片；

(7)清扫测试空间，保证清洁。

四、计算金刚石的磨损质量M_j

1)显微镜下测量棱线两端的磨损宽度b1和b2，单位微米，如图7。如果b1和b2数值小于100微米，测量误差比较大，重复上面“三、金刚石与砂轮31的磨损”步骤；

2)计算金刚石的磨损质量M_j，单位克

M_j＝1.31625*10^-8(b1+b2)²

五、计算砂轮31磨损量

1)将研磨结束的砂轮31拆下，用天平称量研磨后的清洁的砂轮31质量M_s2；

2)计算砂轮31磨损量：ΔM＝M_s1-M_s2。

六、计算该金刚石的磨耗比

E＝ΔM/M_j

采用本实用新型所述的CVD金刚石磨耗比检测设备对三个CVD金刚石样品进行检测(编号分别为：1#、2#、3#、4#、5#)，测试结果见表1所示。

表1磨耗比测试数据表

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：包括机架，所述机架上设有X-Y运动平台、磨耗机构；

2.根据权利要求1所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：所述机架包括工作台、位于所述工作台下方的存放柜，所述工作台上罩设有防护罩，所述防护罩包括呈六方体结构的框架，所述框架前侧安装有可打开和闭合的罩门，所述框架左右两侧、后侧和顶部安装有挡板，所述罩门和挡板由透明材料制成。

3.根据权利要求1所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：所述X轴运动系统包括第一滑板以及用于驱动所述第一滑板沿X轴往复移动的第一驱动机构，所述Y轴运动系统包括第二滑板以及用于驱动所述第二滑板沿Y轴往复移动的第二驱动机构，所述第一驱动机构固定于机架上，所述第二驱动机构固定于第一滑板上。

4.根据权利要求1所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：所述驱动电机上可拆卸连接有砂轮保护罩，所述砂轮位于砂轮保护罩内。

5.根据权利要求1所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：所述金刚石夹具包括底板、压板,所述底板通过螺栓与第二滑板可拆卸连接，所述压板包括压合部和连接部，所述压合部与所述金刚石试样抵接，所述连接部通过螺栓与底板可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：所述底板靠近砂轮的一端顶部设有用于放置金刚石试样的第一斜面，所述压合部与金刚石试样抵接处设有与第一斜面相平行的第二斜面。

7.根据权利要求2所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：还包括除尘机构，所述除尘机构包括引尘罩、抽尘管、抽风机、集尘袋，所述引尘罩设于工作台上靠近砂轮位置处，所述抽尘管、抽风机、集尘袋设于所述存放柜内，所述抽尘管一端穿过工作台与引尘罩底部连通，抽尘管另一端与抽风机的进风口连通，所述抽风机的出风口与集尘袋连通。

8.根据权利要求7所述的CVD金刚石磨耗比检测设备，其特征在于：所述引尘罩为上下两端开口的长方体结构，引尘罩远离所述金刚石夹具的一端较低，引尘罩远离驱动电机的一侧设有便于砂轮安装和拆卸的缺口。