[實(shí)用新型]一種激光熱輔助硬脆材料高效磨削實(shí)驗(yàn)臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720245627.2
• 申請(qǐng)日: 2017-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN206550814U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳東奇;張濤;安久賀;卞希帥;于天彪;趙繼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B27/00
• 分類號(hào): B24B27/00;B24B41/00;B24B41/06;B24B41/02;B24B47/12;B24B47/20
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212
• 代理人: 趙淑梅,李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及磨削領(lǐng)域，特別是一種激光熱輔助硬脆材料高效磨削實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)

工程陶瓷、光學(xué)玻璃等硬脆性材料具有高硬度、高強(qiáng)度等良好的力學(xué)性能和物理特性，在國(guó)防、機(jī)械、電子等領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛。但由于其高的硬度和脆性，加工表面容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，傳統(tǒng)加工方法，如拋光，生產(chǎn)效率低，人為影響因素大，不易精確控制，難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，并且拋光液對(duì)表面造成污染，影響其表面層的物理性能，并且目前零件趨于微型化，硬脆性材料的難加工性限制了其推廣應(yīng)用。磨削作為硬脆性材料加工的主要加工技術(shù)之一，與銑削等其他加工方式相比，具有加工材料廣泛、加工表面質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

相對(duì)塑性材料，硬脆性材性料特性導(dǎo)致其磨削力大、加工表面裂紋不易控制，其加工機(jī)理分析較為復(fù)雜。研究發(fā)現(xiàn)脆性材料在一定條件下，會(huì)出現(xiàn)類似塑性材料的去除形式，被稱為脆性材料的塑性域加工。King等在1954年加工巖鹽的時(shí)候最早發(fā)現(xiàn)塑性域加工，在高的液體靜壓力作用下，巖鹽在摩擦磨損時(shí)表現(xiàn)出塑性去除方式。傳統(tǒng)的加工方法容易產(chǎn)生微裂紋和亞表面損傷層，然而，塑性域加工和脆性材料去除加工不同，塑性域加工是切屑以塑性變形的方式從材料表面去除，加工表面無裂紋產(chǎn)生。因此，對(duì)于脆性材料表面質(zhì)量要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，塑性域加工越來越受到重視。

有研究表明實(shí)現(xiàn)硬脆性材料塑性域磨削的條件為磨削深度小于材料的臨界磨削深度D_c，材料的臨界磨削深度滿足：

D_c＝0.15E·K_c²/H³

式中

H：材料的顯微硬度(MPa)；

E：材料的彈性模量(MPa)；

K_c：材料的斷裂韌性(MPa·m^1/2)；

通過激光輔助加熱材料降低材料的硬度，進(jìn)而可提高材料的臨界磨削深度，可明顯的提升材料的加工精度提高加工效率。

實(shí)用新型內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種用于實(shí)驗(yàn)的激光熱輔助硬脆材料高效磨削實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下：

一種激光熱輔助硬脆材料高效磨削實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，包括基體，砂輪支撐裝置，卡具支撐裝置和激光加熱裝置；

所述砂輪支撐裝置包括電機(jī)和驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的豎直進(jìn)給裝置，所述電機(jī)的輸出端通過聯(lián)軸器Ⅰ與一水平軸連接，所述水平軸上套接有砂輪，所述水平軸的另一端通過軸座與固定在所述基體上的豎直桿連接(避免所述水平軸的軸端顫振影響磨削的質(zhì)量)，所述軸座可沿所述豎直桿的軸向滑動(dòng)，所述豎直進(jìn)給裝置與所述基體固定連接；

所述卡具支撐裝置包括固定長(zhǎng)方體工件且使其上端長(zhǎng)棱邊位于所述砂輪旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)的卡具和與所述基體固定連接的橫向進(jìn)給裝置，所述橫向進(jìn)給裝置驅(qū)動(dòng)所述卡具沿垂直于所述水平軸的軸線所在豎直面方向運(yùn)動(dòng)；

所述激光加熱裝置包括絲桿座，下端與所述絲桿座連接的豎直絲桿和水平伸縮桿，所述水平伸縮桿通過絲桿螺母與所述豎直絲桿上部螺紋段連接，所述水平伸縮桿上設(shè)有連接激光頭的激光頭座。

所述豎直進(jìn)給裝置包括手輪，豎滾珠絲杠，兩個(gè)豎滑桿，豎滑臺(tái)和豎絲杠座，所述豎絲杠座包括豎直板和位于所述豎直板上的上水平立板和下水平立板，所述豎滑臺(tái)位于所述上水平立板和所述下水平立板之間，所述豎滑桿的一端與所述上水平立板固定連接，另一端穿過所述豎滑臺(tái)與所述下水平立板固定連接，所述豎滑臺(tái)與所述豎滑桿滑動(dòng)連接，所述豎滾珠絲杠的一端穿過所述上水平立板、所述豎滑臺(tái)與所述下水平立板連接，另一端與所述手輪連接，所述豎滑臺(tái)與所述豎滾珠絲杠螺紋連接，所述下水平立板與所述基體固定連接。

所述豎直桿通過豎直桿座與所述基體連接，所述軸座上設(shè)有用于將所述軸座與所述豎直桿固定的鎖緊螺栓。

所述卡具包括與所述橫向進(jìn)給裝置連接的卡具底板，所述卡具底板上設(shè)有左卡塊和右卡塊，所述左卡塊和所述右卡塊均具有45°斜面，所述左卡塊和所述右卡塊的斜面相對(duì)設(shè)置，位于所述左卡塊和所述右卡塊之間的所述卡具底板上設(shè)有三角形凹槽，所述三角形凹槽的左側(cè)槽壁與所述左卡塊的斜面位于同一平面內(nèi)，所述三角形凹槽的右側(cè)槽壁與所述右卡塊的斜面位于同一平面內(nèi)，所述左卡塊或所述右卡塊上設(shè)有將長(zhǎng)方體工件壓在所述三角形凹槽上的楔塊，所述楔塊的下端具有45°斜面。