用于材料切削性能测试的测试仪器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于材料切削性能测试的测试仪器，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。应用本实用新型专利技术可以对模拟生物硬组织材料开发过程中的切削性能特征进行认定，并可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。

Test instrument for cutting performance test of materials

【技术实现步骤摘要】
用于材料切削性能测试的测试仪器
本技术涉及口腔教学模型
，尤其是涉及一种用于材料切削性能测试的测试仪器。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术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，应用该测试仪器对材料切削性能进行测试，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。本技术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。本技术的有益效果是：本技术提出一种用于材料切削性能测试的测试仪器，应用该测试仪器，可以对模拟生物硬组织材料开发过程中的切削性能特征进行测试，并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。优选的，本技术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，本技术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为本技术用于材料切削性能测试的测试仪器一视角的立体图；图2为本技术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为本技术用于材料切削性能测试的测试仪器的侧视图；图4为本技术用于材料切削性能测试的测试仪器的俯视图；图5为应用本技术对材料切削性能进行测试的流程图；图6为应用本技术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为应用本技术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为应用本技术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技术的
技术实现思路
，特举以下实施例详细说明，其目的仅在于更好理解本技术的内容而非限制本技术的保护范围。图1为本技术用于材料切削性能测试的测试仪器一视角的立体图；图2为本技术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为本技术用于材料切削性能测试的测试仪器的侧视图；图4为本技术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，机头可以快速装夹本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。/n

【技术特征摘要】
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。


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...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙皓，杨方，沈熙炜，唐雪锋，钟伟，周耀国，秦晓峰，徐建，刘跟红，鲍晓东，
申请(专利权)人：日进教学器材昆山有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32