申请/专利权人：张斌

申请日：2018-03-31

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN108267353B

主分类号：G01N1/32

分类号：G01N1/32;B24B29/02;B24B21/00;B24B21/18;B24B41/06;B24B47/04

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2018.08.03#实质审查的生效;2018.07.10#公开

摘要：一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，包括电源、试样固定工作台运动控制模块、试样旋转运动控制模块、研磨头往复研磨运动模块、砂带驱动控制机构、压力加载机构与控制器，试样固定工作台运动控制模块与研磨头往复研磨运动模块固接于装置底板的顶面，试样旋转运动控制模块固接于试样固定工作台运动控制模块顶面，砂带驱动控制机构与压力加载机构安装在研磨头往复研磨运动模块上，控制器通过相应程序控制其他模块。本发明通过实现数字控制对金属材料疲劳试样进行轴向抛光，使研磨头和被加工件的相对运动能得到更好的控制，尤其是因加工引起的对材料本身的机械性能破坏的现象，对航空材料疲劳测试结果的可靠性和稳定性有重要意义。

主权项：1.一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，其特征在于，包括电源1、试样固定工作台运动控制模块6、试样旋转运动控制模块5、研磨头往复研磨运动模块4、砂带驱动控制机构7、压力加载机构19与控制器3，所述试样固定工作台运动控制模块6与所述研磨头往复研磨运动模块4固接于装置底板12的顶面，所述试样旋转运动控制模块5固接于所述试样固定工作台运动控制模块6顶面，所述砂带驱动控制机构7与压力加载机构19安装在所述研磨头往复研磨运动模块4上，所述控制器3通过相应程序控制所述试样固定工作台运动控制模块6、所述试样旋转运动控制模块5、所述研磨头往复研磨运动模块4与所述砂带驱动控制机构7；所述试样固定工作台运动控制模块6包括第一辅助导轨28、带减速器直线滚珠丝杆滑台27与步进电机的驱动器一9，所述带减速器直线滚珠丝杆滑台27与所述第一辅助导轨28固定在所述装置底板12上；所述试样旋转运动控制模块包括安装在安装台17上的三爪夹头13、第一减速器14、步进电机一15、尾座顶针16及安装在所述装置底板12上的砂带进给用电机的驱动器三11，所述安装台17活动连接于试样固定台模块底板18，所述三爪夹头13与所述步进电机一15分别安装于所述第一减速器14的两侧；所述研磨头往复研磨运动模块4包括研磨头支架26、步进电机的驱动器二8及所述砂带驱动控制机构7、所述压力加载机构19，所述研磨头往复研磨运动模块底部固接有直线滚珠丝杆滑台22与第二辅助导轨23；所述砂带驱动控制机构7包括步进电机二34、第二减速器35、驱动器四10、砂带24、砂带安装盘25、砂带过度轮20、砂带驱动轮36与从动轮37，所述砂带24安装在所述砂带安装盘25上，所述砂带24通过所述砂带过度轮20、砂带驱动控制轮21固定位置；所述压力加载机构19包括橡皮轮32、杠杆30与弹簧压力调整装置29，所述橡皮轮32安装在杠杆30一侧的端头，所述杠杆30的另一侧连接所述弹簧压力调整装置29。

全文数据：一种用于材料测试试样纵向抛光的装置技术领域[0001]本发明涉及材料检测试样特种加工设备，特别涉及一种用于材料测试试样纵向抛光的装置。背景技术[0002]在金属材料机械特性测试领域，为了准确测定金属材料特别是航空材料的疲劳特性，需要对试样进行低应力加工。其目的就是要确保试样处于一定的已知损伤程度的状态，排除测试结果中由试样加工起因的不确定因素。这一点对航空发动机研发项目来说非常重要。我国的大飞机项目及民用发动机项目已经展开，航空材料的全生命周期检测评价技术要求对材料检测试样必须进行低应力加工。而国内现在一般采用手工研磨，或者采用砂轮头打磨等方法纵向抛光。手工研磨时用力大小因人而异且同一研磨者也会出现表面抛光不均现象。砂轮头打磨时由于被加工体金属不断进入砂轮表面而不能保证加工过程中试样和砂轮始终处于同样状态。因此这些方法难以为设计和产品质量保证提供可靠的测试数据。发明内容[0003]为了确保试样表明抛光均匀且研磨材料加工过程中加工和被加工体始终处于同样的接触和运动状态，本发明提供了一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，其结构简单，方便推广。[0004]为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：[0005]一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，包括电源、试样固定工作台运动控制模块、试样旋转运动控制模块、研磨头往复研磨运动模块、砂带驱动控制机构、压力加载机构与控制器，所述试样固定工作台运动控制模块与所述研磨头往复研磨运动模块固接于装置底板的顶面，所述试样旋转运动控制模块固接于所述试样固定工作台运动控制模块顶面，所述砂带驱动控制机构与压力加载机构安装在所述研磨头往复研磨运动模块上，所述控制器通过相应程序控制所述试样固定工作台运动控制模块、所述试样旋转运动控制模块、所述研磨头往复研磨运动模块与所述砂带驱动控制机构；[0006]所述试样固定工作台运动控制模块包括辅助导轨、带减速器直线滚珠丝杆滑台与步进电机驱动器，所述带减速器直线滚珠丝杆滑台与所述辅助导轨固定在所述装置底板上;在加工过程中，所述试样固定工作台运动控制模块处于固定状态;可根据试样大小通过控制器调整加工中心轴位置；[0007]所述试样旋转运动控制模块包括安装在安装台上的三爪夹头、减速器、步进电机、尾座顶针及安装在所述装置底板上的砂带进给用电机驱动器，所述安装台活动连接于所述试样固定台模块底板，所述三爪夹头与所述步进电机一分别安装于所述减速器的两侧；[0008]所述研磨头往复研磨运动模块包括研磨头支架、步进电机驱动器及所述砂带驱动控制机构、所述压力加载机构，所述研磨头往复研磨运动模块底部固接有直线滚珠丝杆滑台与辅助导轨；[0009]所述砂带驱动控制机构包括步进电机、减速器、驱动器、砂带、砂带安装盘、砂带导向轮、砂带驱动轮与从动轮，所述砂带安装在所述砂带安装盘上，所述砂带通过所述沙袋过度轮、砂带驱动控制轮固定位置；[0010]所述压力加载机构包括橡皮轮、杠杆与弹簧压力调整装置，所述橡皮轮安装在杠杆一侧的端头，所述杠杆的另一侧连接所述弹簧压力调整装置，通过杠杆作用所述橡皮轮压住所述砂带并对被加工加载所需压力。[0011]作为优选的，所述电源采用250W直流电源，所述电源通过导线与控制的所述直线滚珠丝杆滑台的驱动器一、控制所述三爪夹头旋转运动的驱动器二、控制所述砂带的驱动器三与所述试样固定工作台运动控制模块驱动的驱动器四及所述控制器的电源入口连接。[0012]作为优选的，所述控制器采用4轴步进伺服电机控制器。[0013]作为优选的，所述砂带驱动控制机构与所述压力加载机构安装在所述研磨头支架上，在研磨头往复运动的同时所述砂带在压力加载机构的作用下保持低匀速移动。[0014]在本发明中，砂带安装在砂带盘上并通过各导向轮后插入砂带驱动轮与从动轮之间；所述砂带驱动控制机构与压力加载机构固定后，再与直线滚珠丝杆滑台的滑块及辅助导轨连接，通过步进电机的正反转运动使整个所述研磨头往复研磨运动模块实现往复运动；安装在砂带安装盘上的所述砂带经过所述砂带导向轮后插入所述砂带驱动控制机构，通过步进电机的牵引使所述砂带以均匀速度移动，保证加工过程中始终有未使用过的所述砂带面与加工面接触，同时通过控制直线滚珠丝杆滑台往复运动实现对被加工件的轴向低应力研磨。上述各驱动器的脉冲信号与控制器的对应控制轴入口连接。[0015]本发明的有益效果为:通过实现数字控制对金属材料疲劳试样进行轴向抛光，使研磨头和被加工件的相对运动能得到更好的控制，尤其是因加工引起的对材料本身的机械性能破坏的现象，对航空材料疲劳测试结果的可靠性和稳定性有重要意义。附图说明[0016]图1为本发明的结构示意图；[0017]图2为本发明试样旋转运动控制模块的结构示意图；[0018]图3为本发明的研磨头往复研磨运动模块结构示意图；[0019]图4为本发明试样固定工作台运动控制模块的结构示意图；[0020]图5为本发明压力加载机构的结构示意图；[0021]图6为本发明砂带驱动控制机构的结构示意图；[0022]1-电源、2-导线、3-控制器、4-研磨头往复研磨运动模块、5-试样旋转运动控制模块、6-试样固定工作台运动控制模块、7-砂带驱动控制机构、8-驱动器二、9-驱动器一、;L〇-驱动器四、11-驱动器三、12-装置底板、13-三爪夹头、14-减速器、15-步进电机一、16-尾座顶针、17-安装台、18—试样固定台模块底板、19—压力加载机构、20-砂带过度轮、21-砂带驱动控制机构、22-直线滚珠丝杆滑台、23-辅助导轨、24-砂带、25-砂带安装盘、26-研磨头支架、27-带减速器直线滚珠丝杆滑台、28_辅助导轨、29-弹簧压力调节装置、3〇—杠杆、31-弹簧、32-橡皮轮、33-杠杆支点、34-步进电机二、35-减速器、36-砂带驱动轮、37-从动轮。具体实施方式[0023]为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。[0024]实施例一：[0025]本实施例用于棒状金属材料疲劳测试试样的加工。[0026]在本实施例中，控制器3通过控制程序对试样旋转运动控制模块5的试样旋转速度进行精确控制，可以满足不同加工工艺要求;试样固定工作台运动控制模块6处于锁定状〇[0027]如图1-图6所示，一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，包括电源i、试样固定工作台运动控制模块6、试样旋转运动控制模块5、研磨头往复研磨运动模块4、砂带驱动控制机构7、压力加载机构19与控制器3,试样固定工作台运动控制模块6与研磨头往复研磨运动模块4固接于装置底板12的顶面，试样旋转运动控制模块5固接于试样固定工作台运动控制模块6顶面，砂带驱动控制机构7与压力加载机构19安装在研磨头往复研磨运动模块4上，控制器3通过相应程序控制试样固定工作台运动控制模块6、试样旋转运动控制模块5与研磨头往复研磨运动模块4;[0028]电源1采用250W直流电源，电源1通过导线2与控制的直线滚珠丝杆滑台22的驱动器一9、控制三爪夹头13旋转运动的驱动器二8、控制砂带24的驱动器三11与试样固定工作台运动控制模块6驱动的驱动器四10及控制器3的电源入口连接。[0029]试样固定工作台运动控制模块6包括辅助导轨28、带减速器直线滚珠丝杆滑台27与步进电机驱动器9,带减速器直线滚珠丝杆滑台27与辅助导轨28固定在装置底板12上;可根据试样大小通过控制器调整加工中心轴位置，在加工过程中工作台处于固定状态。[0030]试样旋转运动控制模块包括安装在安装台17上的三爪夹头13、减速器14、步进电机一15、尾座顶针I6及安装在装置底板I2上的砂带进给用电机驱动器H，安装台17活动连接于试样固定台模块底板18,三爪夹头13与步进电机一15分别安装于减速器14的两侧;将棒状试样固定在三爪夹头13上，通过控制程序控制夹头低速旋转以保证研磨头对试样实现轴向加工。[0031]研磨头往复研磨运动模块4包括研磨头支架26、步进电机驱动器8及砂带驱动控制机构7、压力加载机构19,研磨头往复研磨运动模块底部固接有直线滚珠丝杆滑台22与辅助导轨23;通过控制程序控制砂带驱动机构7以保持始终有新砂带和被加工件接触，同时通过控制直线滚珠丝杆滑台22往复运动实现对被加工件的轴向低应力研磨。[0032]砂带驱动控制机构7与压力加载机构I9安装在研磨头支架26上;砂带驱动控制机构7包括步进电机二34、减速器35、驱动器10、砂带24、砂带安装盘25、砂带导向轮20、砂带驱动轮36与从动轮37,砂带24安装在砂带安装盘25上，砂带24通过沙袋过度轮20、砂带驱动控制轮21固定位置;加工过程中砂带24保持匀速运动。[0033]压力加载机构19包括橡皮轮32、杠杆3〇与弹簧压力调整装置29,橡皮轮32安装在杠杆3〇—侧的端头，杠杆30的另一侧连接弹簧压力调整装置20;可保持试样的测试部分在加工过程中处于低应力状态，实现试样的精密低应力加工。[0034]控制器3采用4轴步进伺服电机控制器，在棒材试样加工过程中通过控制程序控制试样旋转运动控制模块5、研磨头往复研磨运动模块4、砂带驱动控制机构7的运动速度，实现每一次研磨头的往复运动中试样仅旋转微小的角度并保证始终有新砂带和被加工件接触。[0035]安装时，砂带24安装在砂带盘25上并通过各导向轮20后插入砂带驱动轮36与从动轮37之间；砂带驱动控制机构7与压力加载机构19固定后，再与直线滚珠丝杆滑台22的滑块及辅助导轨23连接，通过步进电机一15的正反转运动使整个研磨头往复研磨运动模块实现往复运动;安装在砂带安装盘25上的砂带24经过砂带导向轮20后插入砂带驱动控制机构7，通过步进电机二34的牵引使砂带24以均匀速度移动，保证加工过程中始终有未使用过的砂带24面与加工面接触，同时通过控制直线滚珠丝杆滑台22往复运动实现对被加工件的轴向低应力研磨。上述各驱动器的脉冲信号与控制器3的对应控制轴入口连接。[0036]将棒状试样安装在三爪夹头13上并用尾座顶针16固定，通过控制器调整研磨头往复研磨运动模块4至所定位置并通过压力加载机构19设定研磨头压力。按试样尺寸设定相应程序对试样进行精密低应力抛光加工。[0037]实施例二[0038]本实施例用于板状金属材料疲劳测试试样的加工。[0039]在本实施例中，试样固定工作台运动控制模块6进行往复运动使研磨头往复研磨运动模对板状试样表面进行研磨加工;试样旋转运动控制模块5处于锁定状态。[0040]如图1-图6所示，包括电源1、试样固定工作台运动控制模块6、试样旋转运动控制模块5、研磨头往复研磨运动模块4、砂带驱动控制机构7、压力加载机构19与控制器3,试样固定工作台运动控制模块6与研磨头往复研磨运动模块4固接于装置底板12的顶面，试样旋转运动控制模块5固接于试样固定工作台运动控制模块6顶面，砂带驱动控制机构7与压力加载机构19安装在研磨头往复研磨运动模块4上，控制器3通过相应程序控制试样固定工作台运动控制模块6、试样旋转运动控制模块5与研磨头往复研磨运动模块4。[0041]电源1采用250W直流电源，电源1通过导线2与控制的直线滚珠丝杆滑台22的驱动器一9、控制三爪夹头13旋转运动的驱动器二8、控制砂带24的驱动器三11与试样固定工作台运动控制模块6驱动的驱动器四10及控制器3的电源入口连接。[0042]试样固定工作台运动控制模块6包括辅助导轨28、带减速器直线滚珠丝杆滑台27与步进电机驱动器9，带减速器直线滚珠丝杆滑台27与辅助导轨28固定在装置底板12上;可根据试样大小通过控制器调整加工中心轴位置，在加工过程中工作台处于固定状态。[0043]试样旋转运动控制模块包括安装在安装台17上的三爪夹头13、减速器14、步进电机一15、尾座顶针16及安装在装置底板12上的砂带进给用电机驱动器11，安装台17活动连接于试样固定台模块底板18,三爪夹头13与步进电机一15分别安装于减速器14的两侧;将棒状试样固定在三爪夹头13上，通过控制程序控制夹头低速旋转以保证研磨头对试样实现轴向加工。[0044]研磨头往复研磨运动模块4包括研磨头支架26、步进电机驱动器8及砂带驱动控制机构7、压力加载机构19,研磨头往复研磨运动模块底部固接有直线滚珠丝杆滑台22与辅助导轨23;通过控制程序控制砂带驱动机构7以保持始终有新砂带和被加工件接触，同时通过控制直线滚珠丝杆滑台22往复运动实现对被加工件的轴向低应力研磨。[G045]砂带驱动控制机构7与压力加载机构19安装在研磨头支架26上;砂带驱动控制机构7包括步进电机二34、减速器35、驱动器10、砂带24、砂带安装盘25、砂带导向轮20、砂带驱动轮36与从动轮37,砂带24安装在砂带安装盘25上，砂带24通过沙袋过度轮20、砂带驱动控制轮21固定位置;加工过程中砂带保持匀速运动。[0046]压力加载机构19包括橡皮轮32、杠杆30与弹簧压力调整装置29,橡皮轮32安装在杠杆30—侧的端头，杠杆3〇的另一侧连接弹簧压力调整装置四；可保持试样的测试部分在加工过程中处于低应力状态，实现试样的精密低应力加工。[0047]控制器3米用4轴步进伺服电机控制器，在棒材试样加工过程中通过控制程序控制试样旋转运动控制模块5、研磨头往复研磨运动模块4、砂带驱动控制机构7的运动速度，实现每一次研磨头的往复运动中试样仅旋转微小的角度并保证始终有新砂带和被加工件接触。[0048]安装时，砂带24安装在砂带盘25上并通过各导向轮20后插入砂带驱动轮36与从动轮37之间；砂带驱动控制机构7与压力加载机构19固定后，再与直线滚珠丝杆滑台22的滑块及辅助导轨23连接，通过步进电机一15的正反转运动使整个研磨头往复研磨运动模块实现往复运动;安装在砂带安装盘25上的砂带24经过砂带导向轮20后插入砂带驱动控制机构7，通过步进电机二34的牵引使砂带24以均匀速度移动，保证加工过程中始终有未使用过的砂带24面与加工面接触，同时通过控制直线滚珠丝杆滑台22往复运动实现对被加工件的轴向低应力研磨。上述各驱动器的脉冲信号与控制器3的对应控制轴入口连接。[0049]将棒状试样安装在三爪夹头13上并用尾座顶针16固定，通过控制器调整研磨头往复研磨运动模块4至所定位置并通过压力加载机构19设定研磨头压力。按试样尺寸设定相应程序对试样进行精密低应力抛光加工。[0050]以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

权利要求：1.一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，其特征在于，包括电源a、试样固定工作台运动控制模块6、试样旋转运动控制模块5、研磨头往复研磨运动模块4、砂带驱动控制机构⑺、压力加载机构（19与控制器3，所述试样固定工作台运动控制模块⑹与所述研磨头往复研磨运动模块4固接于装置底板（12的顶面，所述试样旋转运动控制模块5固接于所述试样固定工作台运动控制模块⑹顶面，所述砂带驱动控制机构⑺与压力加载机构（19安装在所述研磨头往复研磨运动模块⑷上，所述控制器⑶通过相应程序控制所述试样固定工作台运动控制模块6、所述试样旋转运动控制模块5、所述研磨头往复研磨运动模块⑷与所述砂带驱动控制机构7;所述试样固定工作台运动控制模块6包括辅助导轨28、带减速器直线滚珠丝杆滑台（27与步进电机驱动器9，所述带减速器直线滚珠丝杆滑台（27与所述辅助导轨28固定在所述装置底板12上；所述试样旋转运动控制模块包括安装在安装台（17上的三爪夹头（I3、减速器（14、步进电机一（15、尾座顶针（16及安装在所述装置底板（12上的砂带进给用电机驱动器11，所述安装台（17活动连接于所述试样固定台模块底板I8，所述三爪夹头（I3与所述步进电机一（15分别安装于所述减速器14的两侧；所述研磨头往复研磨运动模块4包括研磨头支架26、步进电机驱动器8及所述砂带驱动控制机构7、所述压力加载机构（I9，所述研磨头往复研磨运动模块底部固接有直线滚珠丝杆滑台（22与辅助导轨23;所述砂带驱动控制机构⑺包括步进电机二34、减速器35、驱动器10、砂带24、砂带安装盘25、砂带导向轮20、砂带驱动轮36与从动轮37，所述砂带24安装在所述砂带安装盘25上，所述砂带24通过所述沙袋过度轮20、砂带驱动控制轮21固定位置；所述压力加载机构（丨9包括橡皮轮32、杠杆30与弹簧压力调整装置29，所述橡皮轮32安装在杠杆30—侧的端头，所述杠杆3〇的另一侧连接所述弹簧压力调整装置29。2.根据权利要求1所述的一种用于材料•测H式试样纵向抛光的装置，其特征在于:所述电源⑴采用250W直流电源，所述电源⑴通过导线⑵与控制的所述直线滚珠丝杆滑台（22的驱动器一9、控制所述三爪夹头（13旋转运动的驱动器二8、控制所述砂带24的驱动器三（11与所述试样固定工作台运动控制模块6驱动的驱动器四（10及所述控制器3的电源入口连接。3.根据权利要求1所述的一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，其特征在于:所述控制器⑶采用4轴步进伺服电机控制器。4.根据权利要求1所述的一种用于材料测试试样纵向抛光的装置，其特征在于:所述砂带驱动控制机构7与所述压力加载机构（19安装在所述研磨头支架26上。

百度查询： 张斌 一种用于材料测试试样纵向抛光的装置

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