一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机制造技术

本发明专利技术公开一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机，属于摩擦磨损测量技术领域，包括二维运动平台

【技术实现步骤摘要】
一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机


[0001]本专利技术涉及摩擦磨损测量
，特别是涉及一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机
。

技术介绍

[0002]微织构是指由微小结构阵列组合形成的表面微观结构
。
微织构化表面具有减摩擦
、
超疏水
、
减反射等优异性能，在光学
、
力学
、
仿生学
、
航空航天
、
国防及民用工业等领域得到了广泛应用
。
[0003]摩擦磨损性能是微织构化表面的一个重要性能，通常需要对微织构化表面进行往复式摩擦磨损试验进行性能测试
。
但是，微织构化表面的微织构排布具有明确的方向性，不同的微织构方向对应的摩擦磨损性能也不同
。
因此，对于微织构化表面的摩擦磨损试验，需要根据不同试件表面的微织构排布方向进行往复式运动角度的调整
。
对应地，要求摩擦磨损试验机可以精确地调整往复式运动方向与微织构排布方向之间的角度，以满足不同特征的微织构化表面的摩擦磨损检测试验要求
。
此外，微织构特征尺寸通常在数个微米至数十微米之间，要求摩擦磨损试验机能够精确控制施加的载荷在数牛量级
。
[0004]目前市场上的摩擦磨损试验机均是面向通用摩擦磨损测试，例如布鲁克
UMT
‑
TriboLab
摩擦磨损试验机，其测量精度高
、
稳定性好，但是其无法在位改变往复式摩擦磨损运动的方向，其
1mN
‑
2000N
的超大量程也远超微织构化表面检测时的测量范围
。
再如专利
CN114778361A
公开了一种用于钢球摩擦
的往复式摩擦磨损试验机，该试验机只能对于待检测试件上某一特定直线区域进行检测，无法改变角度，也就是说，现有的摩擦磨损试验机都不具有根据不同试件表面的微织构排布方向进行往复式运动角度的调整的功能
。
[0005]针对摩擦磨损试验机往复运动角度的调整主要有两种方案：一种是手动调节角度，通过旋转手轮改变角度，但是这种手动调节的方式定位精度差，无法实现精准调节，且效率低
。
另一种是减速电机驱动转台调节角度，通过
PLC
控制减速电机驱动器驱动转台进行旋转，从而调节角度
。
这种角度调节的方式主要通过点动来实现，采用逐步逼近原则进行运动，定位精度较低，且旋转运动与直线往复运动无法同时进行，存在一定的局限性
。
[0006]有鉴于此，亟需开发一种可以在位改变往复式摩擦磨损运动方向
、
检测位置可调
、
精度优良
、
操作效率高的往复式摩擦磨损试验机，以满足不同形貌微织构化表面的摩擦磨损性能检测
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现在确保微织构化表面检测精度和检测质量的同时，大大降低制造成本和维修成本
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机，包括：
[0009]二维运动平台，所述二维运动平台水平设置，其由伺服电机驱动并能够沿
X
轴和
/
或
Y
轴水平移动，所述伺服电机与控制系统通信连接；
[0010]夹具组件，所述夹具组件固定设置于所述二维运动平台上，所述夹具组件能够夹持固定待检测试件；
[0011]对磨球组件，所述对磨球组件设置于所述待检测试件上方，用于对所述待检测试件进行摩擦磨损试验；
[0012]光学观测组件，所述光学观测组件固定安装于垂直设置的直线导轨上；所述直线导轨上滑动安装有支撑臂，所述对磨球组件通过测力组件安装在所述支撑臂上；
[0013]水平工作台，所述二维运动平台及直线导轨均固定安装于所述水平工作台上
。
[0014]所述夹具组件内开设有液体槽；所述液体槽内腔中心安装有环形的工件夹具，所述待检测试件设置于所述工件夹具内；
[0015]所述液体槽内填充有润滑液体
。
[0016]所述光学观测组件包括光学显微镜；所述光学显微镜安装在显微镜夹具上；所述光学显微镜用于观测所述待检测试件的表面形貌；
[0017]所述显微镜夹具固定安装在水平滑块上，所述水平滑块滑动安装在水平滑轨上；所述水平滑轨固定安装在竖直滑块上；所述竖直滑块滑动安装在竖直导轨上；所述竖直导轨通过转接板安装在所述直线导轨上
。
[0018]所述直线导轨顶部固定安装有驱动电机，所述驱动电机通过设置在所述直线导轨上的传动轴与所述支撑臂传动连接，实现所述支撑臂的上下移动
。
[0019]所述支撑臂远离所述直线导轨的一端开设有轴承孔，所述轴承孔内安装有所述测力组件
。
[0020]所述测力组件包括三维力传感器，所述三维力传感器顶端和底端分别通过连接板与压力柱底端和对磨球组件相连接；
[0021]所述压力柱外侧还套设有弹簧，所述压力柱通过直线轴承安装在所述轴承孔内；
[0022]所述支撑臂顶部还固定安装有光轴固定座，所述压力柱顶端贯穿所述光轴固定座且限位安装有光轴固定环；
[0023]所述弹簧两端分别抵接在所述直线轴承和连接板上
。
[0024]所述对磨球组件包括外夹具，内夹具和对磨球；所述对磨球安装在所述外夹具内；所述内夹具螺纹安装在所述外夹具内，且置于所述对磨球顶部；所述外夹具顶部螺纹安装在所述连接板内
。
[0025]所述控制系统为
PMAC
控制系统
。
[0026]所述直线导轨与水平工作台之间还通过肋板固定连接
。
[0027]本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术可以原位调整沿不同微织构方向的往复摩擦磨损试验方向，采用的三维力传感器具有高灵敏度
、
高精度和小量程等特点，更加符合微织构化表面的检测需求；能够精确调整光学显微镜的检测位置进行聚焦，以用于更好地实现微织构化表面的磨损形貌的检测；可以用于具有不同形貌特征的微织构化表面的摩擦磨损检测，功能完善，结构紧凑，生产和维修成本低
。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0029]图1为本专利技术整体结构示意图；
[0030]图2为本专利技术光学观测组件结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机，其特征在于，包括：二维运动平台，所述二维运动平台水平设置，其由伺服电机驱动并能够沿
X
轴和
/
或
Y
轴水平移动，所述伺服电机与控制系统通信连接；夹具组件
(5)
，所述夹具组件
(5)
固定设置于所述二维运动平台上，所述夹具组件能够夹持固定待检测试件
(52)
；对磨球组件
(6)
，所述对磨球组件
(6)
设置于所述待检测试件
(52)
上方，用于对所述待检测试件
(52)
进行摩擦磨损试验；光学观测组件
(3)
，所述光学观测组件
(3)
固定安装于垂直设置的直线导轨
(16)
上；所述直线导轨
(16)
上滑动安装有支撑臂
(13)
，所述对磨球组件通过测力组件安装在所述支撑臂
(13)
上；水平工作台
(1)
，所述二维运动平台及直线导轨
(16)
均固定安装于所述水平工作台
(1)
上
。2.
根据权利要求1所述的一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述夹具组件
(5)
内开设有液体槽
(4)
；所述液体槽
(4)
内腔中心安装有环形的工件夹具
(51)
，所述待检测试件
(52)
设置于所述工件夹具
(51)
内；所述液体槽
(4)
内填充有润滑液体
。3.
根据权利要求1所述的一种用于微织构化表面的多轴联动摩擦磨损试验机，其特征在于：所述光学观测组件
(3)
包括光学显微镜
(14)
；所述光学显微镜
(14)
安装在显微镜夹具
(36)
上；所述光学显微镜
(14)
用于观测所述待检测试件
(52)
的表面形貌；所述显微镜夹具
(36)
固定安装在水平滑块
(35)
上，所述水平滑块
(35)
滑动安装在水平滑轨
(34)
上；所述水平滑轨
(34)
固定安装在竖直滑块
(33)
上；所述竖直滑块
(33)
滑动安装在竖直导轨
(32)
上；所述竖直导轨
(32)
通过转接板
(31)
安装在所述直线导轨
(16)
上
。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊杰，金硕，胡王杰，马文启，胡振江，赵学森，孙涛，
申请(专利权)人：哈尔滨精材科技有限公司哈尔滨工业大学国家大学科技园发展有限公司，
类型：发明
国别省市：