本发明专利技术涉及一种用于单点划擦试验装置的进给系统，所述进给系统设置于所述单点划擦试验装置所在磨床的一侧，所述进给系统内部设置压电陶瓷驱动器，用于驱动设置于所述进给系统一端的工件进行进给运动。在所述磨床另一侧的划擦系统绕其旋转轴线旋转，划擦刀具以100m/s以上的线速度绕旋转轴线转动。通过进给系统内部的压电陶瓷驱动器进行进给，让进给运动周期等于划擦系统旋转周期，以配合线速度在100m/s以上的超高速的划擦，从而能够实现超高速单点划擦，避免重复划擦带来的亚表面重复损伤。与现有的技术相比，本发明专利技术能够避免在超高速单点划擦中低速进给带来的重复划擦。划擦中低速进给带来的重复划擦。划擦中低速进给带来的重复划擦。
【技术实现步骤摘要】
单点划擦实验装置与其进给系统及单点划擦实验方法
[0001]本专利技术涉及机械加工中的材料测试
，尤其涉及单点划擦实验装置与其进给系统及单点划擦实验方法。
技术介绍
[0002]超高速磨削是实现高效率、高质量、绿色加工的重要工艺。为了研究超高速磨削的加工机理，探寻不同材料超高速磨削的加工工艺，超高速单点划擦实验成为研究超高速磨削的必需手段。单点划擦实验所实现的过程实际上是砂轮中的单颗磨粒对材料的单次划擦。通过表征划擦在材料上产生的沟槽及其亚表面，研究人员能够更进一步地理解材料的去除机理。
[0003]目前进行单点划擦实验的平台主要有原子力显微镜、单摆以及磨床。利用原子力显微镜进行划擦实验，其具有探针，通过探针对工件进行单点划擦，但是原子力显微镜的探针的单点划擦速度在um/s级别；学者O
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Connor利用单摆进行划擦实验。其相关实验过程发表在文章“On the effectof crystallographic orientation on ductile material removal in silicon”。在此文章中，作者实验所使用的单摆长度为150mm，其能达到的速度在1m/s 以下，单摆是依靠自身的重力进行划擦，无动力导致的划擦速度慢，要足够长的单摆长度方能使单点划擦速度达到m/s级别。
[0004]然而磨床能够进行高速划擦实验，但是现有的磨床在进行高速划擦时其划擦系统所能达到的最高划擦速度并不能超过100m/s。即使划擦系统克服一定难度能够达到100m/s的速度，那么与在100m/s的速度以上的划擦系统相配合的进给系统也很难达到相匹配的进给速度。一旦划擦系统的速度过高，而进给系统无法达到相匹配的进给速度时，则会形成重复切削，使得材料亚表面出现重复损伤，进而导致样件失效。
技术实现思路
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供单点划擦实验装置与其进给系统及单点划擦实验方法，其解决了划擦系统的速度极高(100m/s 以上)，而进给系统无法达到相匹配的进给速度的技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0009]一方面，所述进给系统设置于所述单点划擦试验装置的磨床的一侧，所述进给系统内部设置压电陶瓷驱动器，用于驱动设置于所述进给系统一端的工件；
[0010]所述磨床另一侧的划擦系统绕其旋转轴线旋转，使得所述划擦系统上的划擦刀具具有100m/s以上的旋转线速度；
[0011]在所述压电陶瓷驱动器的驱动下，将所述工件依次接近、保持、远离所述划擦系统的单次运动所需时间定义为进给运动周期。在实验中设定所述进给运动周期等于所述划擦
系统的旋转周期。
[0012]可选地，所述进给系统的内部开设有腔室，所述压电陶瓷驱动器的一端固定安装于所述腔室的一端，所述腔室的另一端设置有柔性结构，所述柔性结构和所述腔室将所述进给系统隔成主体部和安装部，所述安装部向外延伸形成突出部，所述突出部用于安装所述工件；
[0013]所述压电陶瓷驱动器在接通所述外部信号发生器的状态下，依据不同的电平状态，发生不同位移的收缩或伸长，致使所述凸台沿着旋转刀盘22的旋转轴线方向产生进给运动。
[0014]可选地，所述进给系统包括压电陶瓷外框架，所述压电陶瓷外框架朝向所述划擦系统一侧设有所述柔性结构，所述柔性结构一侧有凸台，所述凸台一侧设有开槽；
[0015]所述压电陶瓷驱动器设置于所述压电陶瓷外框架内，且所述压电陶瓷通过导线穿过所述压电陶瓷外框架连接有外部信号发生器。
[0016]可选地，所述工件设置于所述凸台的一端面上，且所述工件通过连接件固定安装于所述凸台上。
[0017]可选地，所述连接件为“U”型连接件；
[0018]所述“U”型连接件具有上安装部、端部和下安装部；
[0019]所述端部设置于所述上安装部和所述下安装部之间，且三者之间形成安装腔，所述安装腔与所述凸台相配合安装，以使所述工件固定安装于所述凸台的一侧端面上，所述上安装部和所述下安装部分别固定于所述凸台的上下两端面上，所述上安装部的宽度大于所述下安装部；
[0020]所述“U”型连接件还具有与外部连通的敞口，所述敞口使得所述工件部分裸露于外部。
[0021]另一方面，一种单点划擦实验装置，包括磨床、划擦系统和所述的进给系统。
[0022]可选地，还包括测力仪，所述测力仪与所述压电陶瓷外框架之间设置有连接板，且所述连接板的两端面分别与所述测力仪与所述压电陶瓷外框架相固定。
[0023]可选地，还包括安装支架，所述安装支架与所述磨床固定连接，所述安装支架用于将所述进给系统安装至所述磨床上。
[0024]再一方面，一种基于所述的单点划擦实验装置的单点划擦实验方法，控制所述进给系统在所述划擦系统沿其旋转轴线以100m/s以上的线速度进行旋转时，朝向所述划擦系统进给所述工件，以在所述工件的表面形成单点划擦划痕。
[0025]可选地，所述工件呈片状，且厚度小于3mm。
[0026](三)有益效果
[0027]本专利技术的有益效果是：本专利技术的单点划擦实验装置与其进给系统及单点划擦实验方法，通过进给系统内部的压电陶瓷驱动器完成进给，以配合超高速的划擦速度，能够实现超高速单点划擦，避免重复划擦带来的亚表面重复损伤。与现有的技术相比，本专利技术能够有效避免在超高速单点划擦中低速进给带来的重复划擦。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的单点划擦实验装置实施例1的整体分解结构示意图；
[0029]图2为图1中未示出磨床的组装结构示意图；
[0030]图3为本专利技术的单点划擦实验装置的进给系统纵向截面示意图；
[0031]图4为本专利技术的单点划擦实验装置的连接件立体结构示意图；
[0032]图5为本专利技术的单点划擦实验装置实施例2的进给周期的坐标示意图；
[0033]图6为本专利技术的单点划擦实验装置的划擦系统的部分主视结构示意图。
[0034]【附图标记说明】
[0035]1：磨床；
[0036]2：划擦系统；21：旋转主轴；22：旋转刀盘；23：划擦刀具；231：金刚石刀粒；232：刀杆；
[0037]3：进给系统；31：安装支架；321：压电陶瓷外框架；322：压电陶瓷驱动器；323：缺口；324：凸台；325：柔性结构；
[0038]4：工件；
[0039]5：连接件；51：上安装部；52：端部；53：下安装部；54：敞口；
[0040]6：测力仪；
[0041]7：连接板；
[0042]8：垫片。
具体实施方式
[0043]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。其中，本文所提及的“上”、“下”、“内”和“外”等方位名词以本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于单点划擦试验装置的进给系统，所述进给系统(3)设置于所述单点划擦试验装置的磨床(1)的一侧，其特征在于：所述进给系统(3)内部设置压电陶瓷驱动器(322)，用于驱动设置于所述进给系统(3)一端的工件(4)；所述磨床(1)另一侧的划擦系统(2)绕其旋转轴线旋转，使得所述划擦系统(2)上的划擦刀具(23)具有100m/s以上的旋转线速度；在所述压电陶瓷驱动器(322)的驱动下，将所述工件(4)依次接近、保持、远离所述划擦系统的单次运动所需时间定义为进给运动周期，所述进给运动周期等于所述划擦系统(2)的旋转的周期。2.如权利要求1所述的进给系统，其特征在于：所述进给系统(3)的内部开设有腔室，所述压电陶瓷驱动器(322)的一端固定安装于所述腔室的一端，所述腔室的另一端设置有柔性结构(325)，所述柔性结构(325)和所述腔室将所述进给系统(3)隔成主体部和安装部，所述安装部向外延伸形成突出部，所述突出部用于安装所述工件(4)；所述压电陶瓷驱动器(322)在接通所述外部信号发生器的状态下，依据不同的电平状态，发生收缩或伸长，致使所述凸台(324)沿着所述划擦系统(2)的旋转轴向进行进给运动。3.如权利要求2所述的进给系统，其特征在于：所述进给系统(3)包括压电陶瓷外框架(321)，所述压电陶瓷外框架(321)朝向所述划擦系统(2)一侧设有所述柔性结构(325)，所述柔性结构(325)一侧有凸台(324)，所述凸台(324)一侧设有开槽；所述压电陶瓷驱动器(322)设置于所述压电陶瓷外框架(321)内，且所述压电陶瓷通过导线穿过所述压电陶瓷外框架(321)连接有外部电源。4.如权利要求3所述的进给系统，其特征在于：所述工件(4)设置于朝向所述划擦系统(2)的所述凸台(324)端面上，且所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张璧，何斌斌，张建秋，周聪，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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