一种固结磨具硬度检测装置及其检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种固结磨具硬度检测装置，包括：基座，基座上具有贯穿的操作空间；基座底部远离操作空间的位置安装有可升降高度支腿；水平推动机构，水平推动机构安装于基座顶部，且不覆盖操作空间；下压推动机构，下压推动机构竖直布置，可滑动于水平推动机构上，且其底部延伸至操作空间内；压头，压头安装于下压推动机构底部，且位于操作空间内可沿竖直方向和水平方向上移动；及控制器，控制器电性连接水平推动机构和下压推动机构。本发明专利技术还提供了一种检测方法，控制方便、噪音小，适合在光学加工现场高洁净环境下应用；控制器通过内部程序控制推动器工作，控制精确，测量精度高。

A Hardness Detection Device for Consolidated Abrasive Tools and Its Detection Method

The invention relates to a hardness detection device for consolidation abrasive tools, which comprises: a base with penetrating operation space on the base; a lifting height support leg is installed at the base far from the operation space; a horizontal driving mechanism and a horizontal driving mechanism are installed at the top of the base without covering the operation space; a downward pressing driving mechanism and a downward pressing driving mechanism are arranged vertically and can slide on the horizontal pushing. On the mechanism, and its bottom extends to the operating space; the pressure head, which is installed at the bottom of the down-pressure driving mechanism and can move along the vertical direction and horizontal direction in the operating space; and the controller, which electrically connects the horizontal driving mechanism and the down-pressure driving mechanism. The invention also provides a detection method, which has the advantages of convenient control and low noise, and is suitable for application in the high clean environment of optical processing field. The controller controls the work of the propeller through the internal program, so that the control is accurate and the measurement accuracy is high.

【技术实现步骤摘要】
一种固结磨具硬度检测装置及其检测方法
本专利技术涉及光学超精密磨削/研磨加工
，更具体的说是涉及一种固结磨具硬度检测装置及其检测方法。
技术介绍
在光学元件超精密磨削加工过程中，采用超硬磨料固结磨具，如金刚石砂轮，实现复杂曲面光学元件的成形加工，具有材料去除速率快、成形精度高等优点。但是，固结磨具的硬度，即磨料从磨具表面脱落的难易程度，对元件的加工质量，尤其是亚表面缺陷质量存在重要的影响。磨具硬度太低，磨料容易从磨具表面脱落成为游离颗粒，在磨削力的作用下被挤入光学元件表面，形成深裂纹缺陷；同时也导致磨具磨损严重，增加制造成本。磨具硬度太高，加工过程中磨具的自锐效果不明显，磨具表面气孔堵塞严重，会使磨削力急剧增加，除了影响成形精度外，也会使元件亚表面缺陷层深度增大。因此，在光学元件超精密磨削加工之前，使用相应的技术手段准确测量磨具的硬度，并根据具体工艺条件选取合适硬度的磨具，对提高光学元件的加工精度与表面质量，降低制造成本，具有重要的工程应用价值。我国国家标准GB/T2490-2007提供了两种检测粒度范围在F36-F1200之间的陶瓷结合剂和树脂结合剂固结磨具硬度的方法。第一种方法采用喷砂硬度机，使用一定压强的压缩空气，将一定粒度的石英石高压喷至磨具表面，然后测量磨具表面被石英砂冲击产生的凹坑深度来获得磨具的硬度。该方法操作简单，但在光学超精密加工现场，石英砂颗粒极大地降低环境的洁净度，影响元件的加工质量。第二种方法采用洛氏硬度计，在一定的载荷下，使用球形压头在磨具表面静态印压出一个凹坑，通过测量凹坑深度来反映磨具的硬度。该方法得到的是磨具表面结合剂的静态硬度，不能准确表面磨料从磨具表面脱落的难易程度。采用纳米压痕仪在磨具表面进行划痕实验，可以准确获得磨具的硬度。但该方法需要价格高昂的纳米压痕仪，并且光学加工现场的高湿度环境也不适合纳米压痕仪的长期使用，因此该方法也难以实现磨具硬度的在位测量。中国专利CN101183062A公开了一种半固着磨粒磨具硬度的检测方法。该方法使用邵氏硬度计，在保持压足与磨具表面平行时，将压针垂直压入磨具表面，保持压足与磨具完全接触后1s内读取硬度计的读数，即可获得磨具的硬度值。同样，该方法测量得到的是磨具表面结合剂的静态硬度，不能完全表面磨粒从磨具表面脱落的难易程度。中国专利CN203732382U公开了一种敲击法砂轮硬度检测系统，使用敲击器敲击砂轮后，通过粘接在砂轮上的振动传感器，获得砂轮受击振动的模态信息，间接反映砂轮的硬度。刘芳、焦金旭(参考文献：刘芳，焦金旭.基于声学原理陶瓷砂轮硬度表征方法的探讨[J],中原工学院学报,2014,25(3):33-37)通过敲击砂轮并采集砂轮的声信号，提取特征参数降噪处理后得到相对纯净的砂轮振动波形，以此间接反映砂轮的硬度。该两种方法均采用物理信号间接测量磨具的硬度，不能直观表征磨粒从磨具表面脱落的难易程度。中国专利CN204330511U和CN206095841U均采用喷砂的方法来测量磨具的硬度，同样也不适合光学加工现场高洁净环境的要求。因此，如何提供一种能够应用到光学超精密加工现场直接、准确测量磨具硬度的装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种固结磨具硬度检测装置，解决了上述技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种固结磨具硬度检测装置，包括：基座，基座上具有贯穿的操作空间；基座底部远离操作空间的位置安装有可升降高度支腿；水平推动机构，水平推动机构安装于基座顶部，且不覆盖操作空间；下压推动机构，下压推动机构竖直布置，可滑动于水平推动机构上，且其底部延伸至操作空间内；压头，压头安装于下压推动机构底部，且位于操作空间内可沿竖直方向和水平方向上移动；及控制器，控制器电性连接水平推动机构和下压推动机构。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种固结磨具硬度检测装置，由于本申请中通过可升降高度支腿能够调节基座的高低，使检测装置适应不同尺寸规格和表面形状的磨具；本申请控制器控制水平推动机构带动下压推动机构沿水平方向上移动，可以使压头对磨具表面进行均匀划刻，检测磨粒脱落的难易程度；控制器控制下压推动机构带动压头压入磨具表面，结构简单、控制方便、噪音小，适合在光学加工现场高洁净环境下应用；控制器通过内部程序控制推动器工作，控制精确，测量精度高。其中，控制器为单片机，集成采集信号、分析及处理数据等功能。优选地，基座为正三角形，三角形的稳定性好，为测试的精准度提供保证；其内部贯穿的操作空间可以为三角形、圆形、椭圆形、矩形等。优选地，可升降高度支腿包括下部支腿、上部支腿、锁止片及调节环；下部支腿上沿竖直方向上设置有第一矩形孔；且下部支腿的顶部外壁上设置有第一左旋螺纹；上部支腿顶端与基座一体连接；其底部沿竖直方向设置有与第一矩形孔相同的第二矩形孔；且上部支腿的底部外壁上设置有第一右旋螺纹；锁止片为矩形，其上部安装在第一矩形孔内，其底部安装在第二矩形孔内；调节环的内壁上部具有第二右旋螺纹，下部具有第二左旋螺纹；第二右旋螺和第一右旋螺纹连接，第二左旋螺纹和第一左旋螺纹连接。其中，上部支腿和下部支腿可以为圆柱形；采用此方案，由于调节环的内壁上部具有第二右旋螺纹，下部具有第二左旋螺纹；第二右旋螺和上部支腿的第一右旋螺纹连接，第二左旋螺纹和下部支腿的第一左旋螺纹连接；锁止片处于第一矩形孔和第二矩形孔内，防止上部支腿和下部支腿之间径向位移，因此调节环手动调节旋转时，锁止片限制了上部支腿和下部支腿的相对旋转运动，因调节环与上部支腿为右旋螺纹连接，调节环与下部支腿之间为左旋螺纹调节，因此旋转调节环时下部支腿会相对于上部支腿之间产生轴向相对移动，实现了高度的调节；使检测装置适合不同表面形状的磨具表面硬度检测。下部支腿底部可以为平面也可以为球面，分别适用平面或曲面磨具的硬度测量。优选地，水平推动机构包括安装板、水平滑轨、运动平台及水平推动器；安装板固定在基座顶部，占基座顶部面积的一部分；水平滑轨为两个相互平行且具有一定距离的支滑轨，通过安装板固定于一体，其底面与安装板底面平行且抵接基座顶部；运动平台可滑动于水平滑轨上，且下压推动机构固定在运动平台上；水平推动器固定在安装板上，其输出端通过连接件连接运动平台，并推动运动平台沿水平方向上移动；控制器电性连接水平推动器。其中运动平台上开设有中心孔和螺纹孔；中心孔用于下压推动机构下部穿入，螺纹孔通过螺栓将下压推动机构固定于运动平台上，螺纹孔可以为4-6个，具体孔径根据下压推动机构尺寸规格选择；两个支滑轨之间的距离用于下压推动机构下部伸入操作空间内。优选地，水平推动机构还包括水平光栅尺和水平光栅读数头；水平光栅尺安装在任一支滑轨侧，水平光栅读数头安装在运动平台对应水平光栅尺侧；水平光栅读数头与控制器电性连接。采用此方案，有利于水平光栅读数头将运动平台沿水平方向上运动位置坐标及运动距离发送至至控制器。优选地，水平推动机构还包括水平仪，水平仪固定于运动平台上。采用此方案的效果为：保证调节支腿高度后，运动平台处于水平状态；有利的可以包括横向水平仪和纵向水平仪。优选地，每一个支滑轨两侧分别安装有限位块。采用此方案的效果为防止运动平台移出导轨，起到限制出起始点和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固结磨具硬度检测装置，其特征在于，包括：基座(1)，所述基座(1)上具有贯穿的操作空间；所述基座(1)底部远离所述操作空间的位置安装有可升降高度支腿(2)；水平推动机构(3)，所述水平推动机构(3)安装于所述基座(1)顶部，且不覆盖所述操作空间；下压推动机构(4)，所述下压推动机构(4)竖直布置，可滑动于所述水平推动机构(3)上，且其底部延伸至所述操作空间内；压头(5)，所述压头(5)安装于所述下压推动机构(4)底部，且位于所述操作空间内可沿竖直方向和水平方向上移动；及控制器，所述控制器电性连接所述水平推动机构(3)和所述下压推动机构(4)。

【技术特征摘要】
1.一种固结磨具硬度检测装置，其特征在于，包括：基座(1)，所述基座(1)上具有贯穿的操作空间；所述基座(1)底部远离所述操作空间的位置安装有可升降高度支腿(2)；水平推动机构(3)，所述水平推动机构(3)安装于所述基座(1)顶部，且不覆盖所述操作空间；下压推动机构(4)，所述下压推动机构(4)竖直布置，可滑动于所述水平推动机构(3)上，且其底部延伸至所述操作空间内；压头(5)，所述压头(5)安装于所述下压推动机构(4)底部，且位于所述操作空间内可沿竖直方向和水平方向上移动；及控制器，所述控制器电性连接所述水平推动机构(3)和所述下压推动机构(4)。2.根据权利要求1所述的一种固结磨具硬度检测装置，其特征在于，所述基座(1)为正三角形。3.根据权利要求1所述的一种固结磨具硬度检测装置，其特征在于，所述可升降高度支腿(2)包括下部支腿(21)、上部支腿(22)、锁止片(23)及调节环(24)；所述下部支腿(21)上沿竖直方向上设置有第一矩形孔；且所述下部支腿(21)的顶部外壁上设置有第一左旋螺纹；所述上部支腿(22)顶端与所述基座(1)一体连接；其底部沿竖直方向设置有与第一矩形孔相同的第二矩形孔；且所述上部支腿(22)的底部外壁上设置有第一右旋螺纹；所述锁止片(23)为矩形，其上部安装在所述第一矩形孔内，其底部安装在所述第二矩形孔内；所述调节环(24)的内壁上部具有第二右旋螺纹，下部具有第二左旋螺纹；所述第二右旋螺和所述第一右旋螺纹连接，所述第二左旋螺纹和所述第一左旋螺纹连接。4.根据权利要求3所述的一种固结磨具硬度检测装置，其特征在于，所述水平推动机构(3)包括安装板(31)、水平滑轨(32)、运动平台(33)及水平推动器(34)；所述安装板(31)固定在所述基座(1)顶部；所述水平滑轨(32)为两个相互平行且具有一定距离的支滑轨，通过所述安装板(31)固定于一体，其底面与所述安装板(31)底面平行且抵接所述基座(1)顶部；所述运动平台(33)可滑动于所述水平滑轨(32)上，且所述下压推动机构(4)固定在所述运动平台(33)上；所述水平推动器(34)固定于所述安装板(31)上，其输出端通过连接件连接所述运动平台(33)，并推动所述运动平台(33)沿水平方向上移动；所述控制器电性连接所述水平推动器(34)。5.根据权利要求4所述的一种固结磨具硬度检测装置，其特征在于，所述水平推动机构(3)还包括水平光栅尺(35)和水平光栅读数头(36)；所述水平光栅尺(35)安装在任一所述支滑轨侧，所述水平光栅读数头(36)安装在所述运动平台(33)对应所述水平光栅尺(35)侧；所述水平光栅读数头(36)与所述控制器电性连接。6.根据权利要求4所述的一种固结磨具硬度检测装置，其特征在于，所述水平推动机构(3)还包括水...

【专利技术属性】
技术研发人员：周炼，郑楠，韦前才，陈贤华，谢瑞清，廖德锋，赵世杰，李洁，张清华，王健，许乔，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51