一種超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量工具及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量工具及測量方法。該測量工具包括鋼基體、磨削加工區(qū)及振幅測量區(qū)。磨削加工區(qū)釬焊著有序排布的金剛石磨粒，振幅測量區(qū)釬焊有單顆金剛石磨粒。在一定磨削工藝參數(shù)下，對工件連續(xù)進(jìn)行非超聲磨削和超聲輔助磨削。根據(jù)工藝參數(shù)和磨粒排布參數(shù)計算出磨削加工區(qū)單顆磨粒切厚，以表征磨削加工負(fù)載。同時單顆金剛石磨粒在工件表面產(chǎn)生非超聲磨削劃痕及超聲輔助磨削劃痕，測量出該非超聲磨削劃痕及超聲輔助磨削劃痕之間的垂直距離d，即為測量工具在相應(yīng)負(fù)載條件下的動態(tài)振幅A’。本發(fā)明可精確實現(xiàn)超聲輔助磨削加工過程中動態(tài)振幅的測量，解決了現(xiàn)有測量方法只能實現(xiàn)靜態(tài)振幅測量的缺陷。
【專利說明】一種超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量工具及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲輔助磨削加工技術(shù)，尤其是一種超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅的測量工具及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲輔助磨削加工是集磨削加工及超聲波加工于一體的復(fù)合加工技術(shù)，在難加工材料加工中具有廣闊的應(yīng)用前景。在超聲輔助磨削加工中，金剛石磨料工具在高速旋轉(zhuǎn)的同時以一定振幅沿工具軸向進(jìn)行超聲振動，再輔以某方向的進(jìn)給運(yùn)動實現(xiàn)加工。在這一過程中，工具振幅是一項重要的性能指標(biāo)，它反映了超聲振動系統(tǒng)輸出功率的大小，直接影響到超聲輔助磨削加工的效率，同時也是超聲輔助磨削加工機(jī)理研究的一個重要參數(shù)。因此在超聲輔助磨削加工設(shè)備的研制和使用中不可避免地要遇到振幅測量問題。
[0003]近年來，國內(nèi)外研究人員針對超聲輔助磨削加工工具振幅測量方法開展了一些研究，取得了一定的進(jìn)展。目前常用的測量方法有工具顯微鏡直接測量法、激光多普勒測振儀測量法、加速度計法、光電測振法等。但是以上測量方法只能實現(xiàn)靜態(tài)下工具振幅的測量，而在加工過程中由于冷卻液、機(jī)床噪聲等因素的干擾，上述測量方法已不再適用。目前有關(guān)研究中，一般均假設(shè)工具靜態(tài)振幅等于工作狀態(tài)下的振幅。而實際上加工過程中由于頻率漂移、負(fù)載阻抗的影響，工具振幅會有所衰減。這樣在對結(jié)果分析時就會忽略了工具振幅變化對的超聲輔助磨削加工效率、加工機(jī)理等的影響，降低了分析結(jié)果的可信度，從而無法實現(xiàn)對超聲輔助磨削加工過程的精確控制。因此，超聲輔助磨削加工過程中的動態(tài)振幅測量非常重要。如何提供一種可以實現(xiàn)對超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅進(jìn)行測量的方法成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的一個技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅的測量工具及測量方法，運(yùn)用這種工具及方法可在等同于實際磨削加工工況負(fù)載的條件下對工具超聲振動振幅進(jìn)行測量，從而更準(zhǔn)確的分析振幅對超聲輔助磨削加工過程的影響。
[0005]本發(fā)明所涉及的超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量工具，包括圓柱形的鋼基體，在鋼基體圓周表面沿軸向分為磨削加工區(qū)和振幅測量區(qū)兩個區(qū)，其中磨削加工區(qū)由有序排布的釬焊金剛石磨粒組成，振幅測量區(qū)則釬焊單顆金剛石磨粒。
[0006]所述的磨削加工區(qū)與振幅測量區(qū)之間的軸向距離為D，D>2A，其中A為超聲輔助磨削工具靜態(tài)振幅，這樣可以保證磨削加工區(qū)產(chǎn)生的磨削劃痕不會對用于進(jìn)行動態(tài)振幅測量的單顆磨粒劃痕產(chǎn)生干擾。
[0007]本發(fā)明所涉及的超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量方法，包括如下步驟:
[0008]I)對測試工件表面進(jìn)行拋光處理至無明顯劃痕，獲得試驗工件。
[0009]2)選定磨削工藝參數(shù)，并按照如下公式計算出該條件下磨削加工區(qū)單顆磨粒切厚:
【權(quán)利要求】
1.一種超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量工具，其特征在于:包括圓柱形的鋼基體(1)，在鋼基體(1)圓周表面沿軸向分為磨削加工區(qū)(2)和振幅測量區(qū)(3)兩個區(qū)，其中磨削加工區(qū)(2)由有序排布的釬焊金剛石磨粒組成，振幅測量區(qū)(3)則釬焊單顆金剛石磨粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量工具，其特征在于:磨削加工區(qū)與振幅測量區(qū)之間軸向距離為D，D>2A，A為超聲輔助磨削工具空載時的振幅，稱為靜態(tài)振幅。
3.一種采用權(quán)利要求1或2所述的動態(tài)振幅測量工具進(jìn)行超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量的方法，其特征在于包括如下步驟: 1)對測試工件表面進(jìn)行拋光處理至無明顯劃痕，獲得試驗工件(4)； 2)選定工藝參數(shù)，并按照如下公式計算出該條件下磨削加工區(qū)單顆磨粒切厚:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動態(tài)振幅測量工具進(jìn)行超聲輔助磨削加工動態(tài)振幅測量的方法，其特征在于:步驟I)中的試驗工件拋光表面粗糙度Ra〈0.08。
【文檔編號】G01H9/00GK103644960SQ201310368734
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】傅玉燦, 丁凱, 蘇宏華, 吳克勤, 何濤, 楊宏青, 丁國智, 鄭景珍, 林琳 申請人:南京航空航天大學(xué)