申请/专利权人：日进教学器材(昆山)有限公司

申请日：2019-08-27

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN110361273B

主分类号：G01N3/24

分类号：G01N3/24;G09B23/28

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2019.11.15#实质审查的生效;2019.10.22#公开

摘要：本发明公开了一种用于材料切削性能测试的测试仪器和测试方法，测试仪器包括工作台、切削机构、试样片固定机构、测力传感器、试样片移动机构和控制器，试样片移动机构包括直线滑轨、步进电机和支撑块，测力传感器安装于支撑块的顶部，试样片固定机构安装于测力传感器的承重面上，试样片安装于试样片固定机构的顶部；切削机构包括切削头、驱动机构和固定架，固定架安装于工作台上，驱动机构安装于固定架上；步进电机、测力传感器、驱动机构均与控制器电连接。测试方法对模拟生物硬组织材料开发过程中的切削性能特征的认定提出的一套新的方法，可以以此作为模拟材料开发成果的验证依据，以达到开发更接近天然材料的模拟材料的目的。

主权项：1.一种用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，包括工作台（1）、切削机构（2）、试样片固定机构（3）、测力传感器（4）、试样片移动机构（5）和控制器，所述试样片移动机构包括沿竖直方向安装于所述工作台上的直线滑轨（51）、驱动所述直线滑轨的步进电机（52）和安装于所述直线滑轨的滑座（511）上的支撑块（53），所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的顶部，所述试样片固定机构安装于所述测力传感器的承重面上，待测试的试样片（7）安装于所述试样片固定机构的顶部；所述切削机构包括切削头（21）、驱动所述切削头转动的驱动机构（22）和固定架（23），所述固定架安装于所述工作台上，所述驱动机构安装于所述固定架上，并使所述切削头沿水平方向布置在所述试样片的上方，所述驱动机构位于所述试样片固定机构的一侧；所述步进电机、所述测力传感器、所述驱动机构均与所述控制器电连接；所述切削头为金刚砂车针，所述驱动机构为牙科高速手机，所述金刚砂车针可拆卸安装于所述牙科高速手机的机头上；所述固定架包括直立块（231）和夹持座（232），所述夹持座包括夹持底块（2321）和夹持顶块（2322），所述直立块通过紧固件安装于所述工作台上，所述直立块上形成有沿竖直方向的滑槽（2311），所述夹持座通过穿设于所述滑槽内的若干紧固件可拆卸安装于所述直立块上，所述夹持底块与所述夹持顶块通过紧固件固定在一起，且所述夹持底块与所述夹持顶块之间形成第一夹口，所述牙科高速手机的机身安装于所述第一夹口内；所述试样片固定机构包括第一夹持块（31）和第二夹持块（32），所述第一夹持块与所述第二夹持块通过紧固件固定在一起，且所述第一夹持块与所述第二夹持块之间形成第二夹口，所述试样片底部安装于所述第二夹口内，并使所述试样片的顶部高于所述第一夹持块和所述第二夹持块的顶部。

全文数据：用于材料切削性能测试的测试仪器和测试方法技术领域本发明涉及口腔教学模型技术领域，尤其是涉及一种用于材料切削性能测试的测试仪器和测试方法。背景技术牙科临床模拟训练用的口腔模型，其中模拟牙齿包含牙釉质、牙本质、牙骨质、牙槽骨皮质骨、松质骨的材料是用塑料或复合材料来模拟的。目前，开发出来的各种模拟材料，无法准确表征它在切削性能上是否接近天然的牙齿、牙槽骨，只能粗略的采用传统工业中磨削试样的方法进行粗略的评价，即采用砂皮带磨削试样，在指定的时间内，用指定的力，磨削掉多少厚度，以此为参数评价材料的磨削性能；但这并不符合自然的生物硬组织的磨削场景，以对牙齿的磨削为例，医生通常是手握带车针的牙科高速手机，以较小的力，在喷水雾的环境下，断续地进行切削，在此过程中，医生实时通过自身经验获得阻力反馈，以免过度切削和过热损伤。而传统工业中对试样的磨削性能测试，没有受力反馈，也没有断续磨削，获得的参数单一，因此，以此参数来开发模拟牙体的材料的话，会发现根据这个参数来调整材料配方无法获得所需要的模拟材料，即开发的模拟材料的切削感觉不能和天然牙齿、牙槽骨接近，这导致了模拟材料的开发十分困难。发明内容为了解决上述技术问题，本发明提出了一种符合牙科、医学临床训练等应用场景的、针对材料切削性能测试的测试仪器和测试方法，能够准确表征模拟材料的切削性能，以达到开发更接近天然材料的模拟材料的目的。本发明的技术方案是这样实现的：一种用于材料切削性能测试的测试仪器，包括工作台、切削机构、试样片固定机构、测力传感器、试样片移动机构和控制器，所述试样片移动机构包括沿竖直方向安装于所述工作台上的直线滑轨、驱动所述直线滑轨的步进电机和安装于所述直线滑轨的滑座上的支撑块，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的顶部，所述试样片固定机构安装于所述测力传感器的承重面上，待测试的试样片安装于所述试样片固定机构的顶部；所述切削机构包括切削头、驱动所述切削头转动的驱动机构和固定架，所述固定架安装于所述工作台上，所述驱动机构安装于所述固定架上，并使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上方，所述驱动机构位于所述试样片固定机构的一侧；所述步进电机、所述测力传感器、所述驱动机构均与所述控制器电连接。进一步的，所述切削头为金刚砂车针，所述驱动机构为牙科高速手机，所述金刚砂车针可拆卸安装于所述牙科高速手机的机头上。进一步的，所述固定架包括直立块和夹持座，所述夹持座包括夹持底块和夹持顶块，所述直立块通过紧固件安装于所述工作台上，所述直立块上形成有沿竖直方向的滑槽，所述夹持座通过穿设于所述滑槽内的若干紧固件可拆卸安装于所述直立块上，所述夹持底块与所述夹持顶块通过紧固件固定在一起，且所述夹持底块与所述夹持顶块之间形成第一夹口，所述牙科高速手机的机身安装于所述第一夹口内。进一步的，所述试样片固定机构包括第一夹持块和第二夹持块，所述第一夹持块与所述第二夹持块通过紧固件固定在一起，且所述第一夹持块与所述第二夹持块之间形成第二夹口，所述试样片底部安装于所述第二夹口内，并使所述试样片的顶部高于所述第一夹持块和所述第二夹持块的顶部。进一步的，所述支撑块呈L型，所述支撑块的竖直部分通过紧固件可拆卸安装于所述直线滑轨的滑座上，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的水平部分上。一种用于材料切削性能测试的测试方法，应用所述的用于材料切削性能测试的测试仪器进行切削性能测试，包括如下步骤：1将待测试的试样片安装于所述试样片固定机构上，并将所述切削头安装于所述驱动机构上，使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上表面；2在所述控制器的控制下，所述驱动机构驱动所述切削头高速旋转，且所述步进电机驱动所述直线滑轨的滑座上行，并依次经由所述支撑块、所述测力传感器和所述试样片固定机构带动所述试样片上行，使所述试样片接触所述切削头并向所述切削头方向按步移动进行切削；3所述测力传感器输出所述试样片按步移动的受力值给所述控制器，所述控制器根据预设的受力阈值，判断当前受力值是否超过所述受力阈值；在当前受力值超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向远离所述切削头方向按步移动；在当前受力值未超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向所述切削头方向按步移动，直至切削深度到达预设目标值，切削结束；4所述控制器将整个切削过程中产生的数据生成切削数据文件，并保存在存储介质中，所述切削数据文件包括所述步进电机运转的总步数数据、切削深度数据和每步受力值数据；5采用数据分析软件对所述切削数据文件进行分析，画出表征试样片的切削性能的曲线图。进一步的，所述曲线图的x轴为切削移动的路径长度，所述曲线图的y轴是对应x轴的两个数据，其中一个是切削深度，另一个是受力值，根据所述曲线图计算出作为评价试样片材料的切削性能的特征参数。进一步的，所述特征参数包括切削移动的路径长度、受力曲线的全部峰的数量、受力曲线的全部峰的最大峰值、受力曲线的全部峰的平均峰值、切削做功、受力曲线的大峰的数量、受力曲线的大峰的平均值、停留位置最大峰值、停留位置峰数和停留位置最大峰值外的平均峰值。本发明的有益效果是：本发明提出一种用于材料切削性能测试的测试仪器和测试方法，对模拟生物硬组织材料开发过程中的切削性能特征的认定提供了一套新的方法，可以以此作为模拟材料开发成果的验证依据，解决了现有的切削性能指标和机械强度数据无法提供满意的相关性，无法以此作为模拟材料开发成果的验证依据的技术问题。本发明测试方法输出的数据量大，可以此描绘输出多个曲线，可被表征为材料切削性能的指纹特征。而现有的传统方法输出参数单一，不能反映材料受到切削后响应出来的更多特征。本发明测试方法输出的数据量充分，除了以下说明书提到的多个特征参数，材料数据分析师可以根据自己的经验和需求，扩展算法，获取更多的参数，发现每种材料更细致的特征。本发明测试方法输出的数据是过程数据，把整个切削过程以数字的形式、一步步记录下来，而不是传统的单一的结果数据，这点对于分析非匀相材料的切削性能非常有帮助。本发明测试方法可拓展应用到钻削、插削等性能的测试。在生物硬组织的机械加工中，都需要采取本发明提出的间断的、带受力反馈、受力阈值控制的加工方法，以免生物硬组织受到过份损伤。因此，凡是这种形式的材料的被加工性能测试都可以应用本发明提供的测试方法。优选的，本发明采用可选定的标准的牙科金刚砂车针进行切削测试，比传统的耐磨性测试方法成本低、试样准备要求低、效率高、应用更普遍。优选的，本发明用于切削的驱动机构采用在牙科治疗中最常用的牙科高速手机，十分符合实际被模拟的场景，切削数据更真实。附图说明图1为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器一视角的立体图；图2为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器另一视角的立体图；图3为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器的侧视图；图4为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器的俯视图；图5为应用本发明用于材料切削性能测试的测试方法的流程图；图6为应用本发明用于材料切削性能测试的测试仪器对试样片一进行测试的曲线图；图7为应用本发明用于材料切削性能测试的测试仪器对试样片二进行测试的曲线图；图8为应用本发明用于材料切削性能测试的测试仪器对试样片三进行测试的曲线图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。图1为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器一视角的立体图；图2为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器另一视角的立体图；图3为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器的侧视图；图4为本发明用于材料切削性能测试的测试仪器的俯视图；如图1、图2、图3和图4所示，一种用于材料切削性能测试的测试仪器，包括工作台1、切削机构2、试样片固定机构3、测力传感器4、试样片移动机构5和控制器，所述试样片移动机构包括沿竖直方向安装于所述工作台上的直线滑轨51、驱动所述直线滑轨的步进电机52和安装于所述直线滑轨的滑座511上的支撑块53，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的顶部，所述试样片固定机构安装于所述测力传感器的承重面上，待测试的试样片7安装于所述试样片固定机构的顶部；所述切削机构包括切削头21、驱动所述切削头转动的驱动机构22和固定架23，所述固定架安装于所述工作台上，所述驱动机构安装于所述固定架上，并使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上方，所述驱动机构位于所述试样片固定机构的一侧；所述步进电机、所述测力传感器、所述驱动机构均与所述控制器电连接。上述结构中，工作台用于提供安装平台，底部可以设置调节水平的支脚。试样片就是要被测试的材料，通过现有成形工艺成形成统一规则的形状，用于切削测试。形状要求是能够方便装夹、方便成形，切削面厚度不超出切削头比如车针工作端的长度，在保证强度的前提下厚度尽量小，以减少测试时间和减少测试数据量。切削头用于切削试样片，优选的，可以采用牙科金刚砂车针，由于它的制造已标准化，采用牙科金刚砂车针作为测试仪器的切削器械，可使质量稳定统一。选用的车针型号的工作端优选的采用圆柱形，利用车针的侧面进行切削；工作端长度优选的大于试样片测试面的厚度；工作端直径尽可能大，这样切削转速可以降低，切削时间可以长，金刚砂颗粒粒径要求是最通用的。驱动机构用于带动切削头进行高速旋转以实现切削的功能，优选的，驱动机构采用牙科高速手机，牙科高速手机优选具有准确的转速显示和稳定的力矩输出。牙科高速手机具有机头和高速电动马达，机头可以快速装夹车针，高速电动马达可以驱动机头及车针高速旋转。固定架用于安装牙科高速手机。测试过程中，牙科高速手机是在原地固定位置带动车针高速旋转进行切削工作。牙科高速手机的机头上装夹的车针的长轴与试样片的切削平面是平行的。试样片移动机构优选采用闭环步进电机驱动，但不限于此，也可以采用伺服电机驱动，直线滑轨沿竖直方向设置，用于升降传动，直线滑轨的结构为现有技术，在此不在赘述，优选的，直线滑轨的移动精度在0.01mm以内。直线滑轨的滑座上通过支撑块连接有测力传感器，测力传感器的承重面上承载试样片固定机构，试样片固定机构用来固定安装试样片。测力传感器用于感知在直线滑轨的滑座移动时，试样片和高速旋转的车针接触时的受力。测力传感器受力产生的信号传输到控制器，可以获得整个切削过程中的受力值。控制器用于将测力传感器的采集的受力值和预设的受力阈值进行比较，如果当前受力值大于受力阈值，就发指令给步进电机，让试样片离开车针一步，如果受力值小于受力阈值，就让试样片继续接近车针一步。控制器可以把整个过程中走的步数数据可以换算成切削移动的路径长度、切削深度数据、受力值数据按顺序采集下来，等到规定的最终切削深度达到后，可以把这些数据存储到存储介质中并生成切削数据文件。再由数据分析软件读取切削数据文件中的数据，并生成曲线图显示。根据曲线特征，可设定能体现切削性能的关键性参数，计算出各条曲线的参数值，并以此来量化表征材料的切削性能特征。优选的，可以切削移动的路径长度、受力曲线的全部峰的数量、受力曲线的全部峰的最大峰值、受力曲线的全部峰的平均峰值、切削做功、受力曲线的大峰的数量、受力曲线的大峰的平均值、停留位置最大峰值、停留位置峰数和停留位置最大峰值外的平均峰值，这几个参数来表征材料的磨削性能，把这些特征性参数综合起来比较，与被模拟材料越接近的，说明材料的开发越成功。优选的，所述固定架包括直立块231和夹持座232，所述夹持座包括夹持底块2321和夹持顶块2322，所述直立块通过紧固件安装于所述工作台上，所述直立块上形成有沿竖直方向的滑槽2311，所述夹持座通过穿设于所述滑槽内的若干紧固件可拆卸安装于所述直立块上，所述夹持底块与所述夹持顶块通过紧固件固定在一起，且所述夹持底块与所述夹持顶块之间形成第一夹口，所述牙科高速手机的机身安装于所述第一夹口内。这样，通过在直立块上形成滑槽，并将夹持座通过若干紧固件比如螺栓和螺母可以安装在滑槽上，可以实现上下调整夹持座的功能，进而可以达到调整牙科高速手机的机头上的车针的功能。夹持座由夹持顶块和夹持底块组成，并形成了第一夹口，通过紧固件可以快速拆装，以夹持固定牙科高速手机的机身的功能。优选的，所述试样片固定机构包括第一夹持块31和第二夹持块32，所述第一夹持块与所述第二夹持块通过紧固件固定在一起，且所述第一夹持块与所述第二夹持块之间形成第二夹口，所述试样片底部安装于所述第二夹口内，并使所述试样片的顶部高于所述第一夹持块和所述第二夹持块的顶部。这样，试样片固定机构主要由第一夹持块31和第二夹持块32组成，并形成了第二夹口，通过紧固件可以快速拆装，以夹持试样片的功能。优选的，所述支撑块呈L型，所述支撑块的竖直部分通过紧固件可拆卸安装于所述直线滑轨的滑座上，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的水平部分上。通过将支撑块设计呈L型，可以便于连接直线滑轨的滑座，并提供支撑测力传感器的功能。图5为应用本发明用于材料切削性能测试的测试方法的流程图；参见图5，一种用于材料切削性能测试的测试方法，应用上述用于材料切削性能测试的测试仪器进行切削性能测试，包括如下步骤：1将待测试的试样片安装于所述试样片固定机构上，并将所述切削头安装于所述驱动机构上，使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上表面；同为了保证测试结果的准确，每次测试都更换新的车针插入牙科高速手机的机头。2在所述控制器的控制下，所述驱动机构驱动所述切削头高速旋转，且所述步进电机驱动所述直线滑轨的滑座上行，并依次经由所述支撑块、所述测力传感器和所述试样片固定机构带动所述试样片上行，使所述试样片接触所述切削头并向所述切削头方向按步移动进行切削；3所述测力传感器输出所述试样片按步移动的受力值给所述控制器，所述控制器根据预设的受力阈值，判断当前受力值是否超过所述受力阈值；在当前受力值超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向远离所述切削头方向按步移动；在当前受力值未超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向所述切削头方向按步移动，直至切削深度到达预设目标值，切削结束；优选的，控制器获取测力传感器数据，超过预设受力阈值，可控制试样片离开车针1步；不到受力阈值，可控制试样片继续接近车针1步。4所述控制器将整个切削过程中产生的数据生成切削数据文件，并保存在存储介质中，所述切削数据文件包括所述步进电机运转的总步数数据、切削深度数据和每步受力值数据；这样，控制器在此过程中，把走的总步数预设了步长后，可以换算成切削移动的路径长度、切削深度即从原位开始，往车针方向移动的距离、每步受力值数据，这三个数据都记录在存储介质中，比如内存里。5采用数据分析软件对所述切削数据文件进行分析，画出表征试样片的切削性能的曲线图。优选的，所述曲线图的x轴为切削移动的路径长度，所述曲线图的y轴是对应x轴的两个数据，其中一个是切削深度，另一个是受力值，根据所述曲线图计算出作为评价试样片材料的切削性能的特征参数。数据分析软件对切削数据文件进行分析，画出曲线图，也就是说有两条曲线，一条曲线是路径长度-切削深度曲线，看上去是锯齿状的逐渐上抬的曲线；另一条路径长度-受力曲线，看上去是水平分布的一串尖锐的峰谷曲线，这是试样片接触车针导致受力增加后，再远离车针导致受力减少后形成的数据。在此特别提一下，因为圆柱车针在开始的半径深度范围内切削受力，是随车针与试样片的接触面积的逐渐增大而增大的，因此，只有在切削到半径深度以后的受力数据的分布才应该接近水平分布。优选的，所述特征参数包括切削移动的路径长度、受力曲线的全部峰的数量、受力曲线的全部峰的最大峰值、受力曲线的全部峰的平均峰值、切削做功、受力曲线的大峰的数量、受力曲线的大峰的平均值、停留位置最大峰值、停留位置峰数和停留位置最大峰值外的平均峰值。也就是说，分析这两条曲线我们可以计算出以下几个参数，作为评价材料磨削性能的特征参数：1切削移动的路径长度：这可以反映材料的切削的难易程度。因为路径长度其实等价于设定的步进电机的走的总步数，而步数的速度也是预设的，因此也等价于步进电机运行的时间，因此，这个切削移动的路径长度也可以用步进电机走的步数，和运行时间来取代。2路径长度-受力曲线的全部峰的数量：这个参数从受力变化的次数来反映磨削的难易程度。3路径长度-受力曲线的全部峰最大峰值和平均峰值：这两个参数从受到阻力的大小来反映磨削的难易程度。4切削做功：把每次步进获得的受力值乘以步长为每次步进的做功，总和起来就是切削做功。因为把受力值也记入，所以比切削移动的路径长度更能体现难切削程度。5路径长度-受力曲线的大峰的数量：在车针从第一次步进到一个新的切削深度，会有个大的受力，表现为一个大的峰值，即大峰，随后会在这个位置来回切削，形成一串小的峰值。因此，每步进到一个新的深度就会产生1个大峰值，随后小峰值的数量取决于材料的难切削程度。6路径长度-受力曲线的大峰的平均值:计算出曲线中大峰值的平均值，这个平均值比上文中提到的全部峰平均值更能体现材料的刚性。7停留位置最大峰值，停留位置峰数，停留位置最大峰值外的平均峰值：对于难切削的材料，车针会在某个深度来回多次切削才能切削到下一个深度，从曲线中可以看到，在切到的新的深度的第一个受力峰值往往是比较大的，而此后同一深度来来回回的几个受力峰值都比较小，从中我们可以获得停留位置最大峰值，停留位置峰数，停留位置最大峰值外的平均峰值这三个参数，从而可以判断材料的难切削程度。而对于非常容易切削的材料，切削过程非常顺畅，在曲线上甚至找不到在某个停留位置来来回回的特征。本发明对模拟生物硬组织材料开发过程中的切削性能特征的认定提供了一套新的方法，可以以此作为模拟材料开发成果的验证依据，解决了现有的切削性能指标和机械强度数据无法提供满意的相关性，无法以此作为模拟材料开发成果的验证依据的技术问题。本发明测试方法输出的数据量大，可以此描绘输出多个曲线，可被表征为材料切削性能的指纹特征。而现有的传统方法输出参数单一，不能反映材料受到切削后响应出来的更多特征。本发明测试方法输出的数据量充分，除了以下说明书提到的多个特征参数，材料数据分析师可以根据自己的经验和需求，扩展算法，获取更多的参数，发现每种材料更细致的特征。因为从曲线图中能看出的信息很多，数据分析员可以通过自己的分析，寻找出新的与切削性能相关的特征并以此进行计算设定出新的参数。曲线图可以说就是反映材料切削性能的指纹图。这点对于那些非均相材料的切削性能分析特别有用。本发明测试方法输出的数据是过程数据，把整个切削过程以数字的形式、一步步记录下来，而不是传统的单一的结果数据，这点对于分析非匀相材料的切削性能非常有帮助。本发明测试方法可拓展应用到钻削、插削等性能的测试。在生物硬组织的机械加工中，都需要采取本发明提出的间断的、带受力反馈、受力阈值控制的加工方法，以免生物硬组织受到过份损伤。因此，凡是这种形式的材料的被加工性能测试都可以应用本发明提供的测试方法。下面针对两种常见的材料，用本发明的测试仪器和测试方法进行测试，获得测试数据，并给出测试结果。并对两种材料的切削性能进行比较。测试准备，切削头统一采用常用修正牙齿形态的金刚砂车针：工作端长度8mm，直径1.6mm的圆柱头车针，金刚砂粒径在106～125微米。牙科高速手机的转速统一设定为120000RPM。试样片厚度统一采用5mm厚度，利用车针侧面对试样片的厚度面进行切削。闭环步进电机驱动的直线滑轨，统一设置步距为0.05mm。最终磨削深度统一设置为1.6mm。受力阈值统一设置为60g。试样片一的材料是一种尿素-甲醛树脂UF、切削过程中没有喷水降温。试样片二的材料是一种三聚氰胺-甲醛树脂MF、切削过程中没有喷水降温。试样片三的材料与试样片二相同，切削过程中采用喷水降温。采用本发明测试仪器和测试方法对三种试样片进行切削性能测试，经数据分析软件作图获得的曲线图参见图6、图7和图8。图6为应用本发明用于材料切削性能测试的测试仪器对试样片一进行测试的曲线图；图7为应用本发明用于材料切削性能测试的测试仪器对试样片二进行测试的曲线图；图8为应用本发明用于材料切削性能测试的测试仪器对试样片三进行测试的曲线图。分析三种试样片的曲线图，我们可以计算出以下几个参数，作为评价材料磨削性能的特征参数，参见如下表一。表一三种试样片的特征参数表一对三种试样片的特征参数进行了对比，其中，停留位置在此统一选取的是切削深度在0.9～0.95mm的车针来回切削的位置，从表中特征参数可以看出，MF比UF明显耐切削，喷水降温使得材料明显更易切削。MF有明显的切削停留位置，MF几乎在每一个步进切削深度位置到要来回切削上十次才能通过，而UF基本上是一次来回就通过。MF的最大受力数据比UF明显大，提示MF的刚性等机械强度数据比UF更好。细心的材料分析师完全可以根据这些含有很多细节的曲线，再结合传统的机械强度的测试数据和随后的车针磨耗照片，推测出各种复合材料分子结构上的差异，指导新配方的方向。上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，包括工作台1、切削机构2、试样片固定机构3、测力传感器4、试样片移动机构5和控制器，所述试样片移动机构包括沿竖直方向安装于所述工作台上的直线滑轨51、驱动所述直线滑轨的步进电机52和安装于所述直线滑轨的滑座511上的支撑块53，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的顶部，所述试样片固定机构安装于所述测力传感器的承重面上，待测试的试样片7安装于所述试样片固定机构的顶部；所述切削机构包括切削头21、驱动所述切削头转动的驱动机构22和固定架23，所述固定架安装于所述工作台上，所述驱动机构安装于所述固定架上，并使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上方，所述驱动机构位于所述试样片固定机构的一侧；所述步进电机、所述测力传感器、所述驱动机构均与所述控制器电连接。2.根据权利要求1所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述切削头为金刚砂车针，所述驱动机构为牙科高速手机，所述金刚砂车针可拆卸安装于所述牙科高速手机的机头上。3.根据权利要求2所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述固定架包括直立块231和夹持座232，所述夹持座包括夹持底块2321和夹持顶块2322，所述直立块通过紧固件安装于所述工作台上，所述直立块上形成有沿竖直方向的滑槽2311，所述夹持座通过穿设于所述滑槽内的若干紧固件可拆卸安装于所述直立块上，所述夹持底块与所述夹持顶块通过紧固件固定在一起，且所述夹持底块与所述夹持顶块之间形成第一夹口，所述牙科高速手机的机身安装于所述第一夹口内。4.根据权利要求2所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述试样片固定机构包括第一夹持块31和第二夹持块32，所述第一夹持块与所述第二夹持块通过紧固件固定在一起，且所述第一夹持块与所述第二夹持块之间形成第二夹口，所述试样片底部安装于所述第二夹口内，并使所述试样片的顶部高于所述第一夹持块和所述第二夹持块的顶部。5.根据权利要求2所述的用于材料切削性能测试的测试仪器，其特征在于，所述支撑块呈L型，所述支撑块的竖直部分通过紧固件可拆卸安装于所述直线滑轨的滑座上，所述测力传感器的本体安装于所述支撑块的水平部分上。6.一种用于材料切削性能测试的测试方法，应用权利要求1-5任一项所述的用于材料切削性能测试的测试仪器进行切削性能测试，其特征在于，包括如下步骤：1将待测试的试样片安装于所述试样片固定机构上，并将所述切削头安装于所述驱动机构上，使所述切削头沿水平方向布置在所述测试片的上表面；2在所述控制器的控制下，所述驱动机构驱动所述切削头高速旋转，且所述步进电机驱动所述直线滑轨的滑座上行，并依次经由所述支撑块、所述测力传感器和所述试样片固定机构带动所述试样片上行，使所述试样片接触所述切削头并向所述切削头方向按步移动进行切削；3所述测力传感器输出所述试样片按步移动的受力值给所述控制器，所述控制器根据预设的受力阈值，判断当前受力值是否超过所述受力阈值；在当前受力值超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向远离所述切削头方向按步移动；在当前受力值未超过所述受力阈值时，所述控制器控制所述试样片向所述切削头方向按步移动，直至切削深度到达预设目标值，切削结束；4所述控制器将整个切削过程中产生的数据生成切削数据文件，并保存在存储介质中，所述切削数据文件包括所述步进电机运转的总步数数据、切削深度数据和每步受力值数据；5采用数据分析软件对所述切削数据文件进行分析，画出表征试样片的切削性能的曲线图。7.根据权利要求6所述的用于材料切削性能测试的测试方法，其特征在于，所述曲线图的x轴为切削移动的路径长度，所述曲线图的y轴是对应x轴的两个数据，其中一个是切削深度，另一个是受力值，根据所述曲线图计算出作为评价试样片材料的切削性能的特征参数。8.根据权利要求7所述的用于材料切削性能测试的测试方法，其特征在于，所述特征参数包括切削移动的路径长度、受力曲线的全部峰的数量、受力曲线的全部峰的最大峰值、受力曲线的全部峰的平均峰值、切削做功、受力曲线的大峰的数量、受力曲线的大峰的平均值、停留位置最大峰值、停留位置峰数和停留位置最大峰值外的平均峰值。

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