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原文传递一种超声表面滚压试验机及试验方法

专利名称：	一种超声表面滚压试验机及试验方法
摘要：	本发明提供了一种超声表面滚压试验机及试验方法，试验机包括：力值监测系统，该力值监测系统有力传感器；车削系统，包括车削底座、回转机构和轴向进给机构，车削底座底部安装有下承压座与力传感器顶面接触，轴向进给机构固定在车削底座上，回转机构安装在轴向进给机构上，回转机构用于装夹被测试件；升降装置；超声振动系统，包括超声控制器和超声振动装置，超声振动装置安装在升降装置上；信号采集及处理系统，与力值监测系统、车削系统、升降装置、超声振动装置相连。本发明设备结构简单，测试精度高，操作简单方便，使用维护成本低廉，对于定量研究超声表面滚压过程具有很高的实用价值和重要的实际意义。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	李宇罡;耿继伟;陈东;夏存娟;李险峰;汪明亮;王浩伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-07T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910012067.X
公开号：	CN109738314A
代理机构：	上海伯瑞杰知识产权代理有限公司
代理人：	王一琦
分类号：	G01N3/46(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种超声表面滚压试验机，其特征在于，包括：基座(1)；力值监测系统，该力值监测系统设有一安装在基座(1)上的力传感器(6)；车削系统，包括车削底座(7)、回转机构(14)和轴向进给机构(15)，车削底座(7)底部安装有下承压座(5)与力传感器(6)顶面接触，轴向进给机构(15)固定在车削底座上，所述回转机构(14)安装在轴向进给机构(15)上，回转机构(14)用于装夹被测试件(8)；升降装置，安装在基座(1)上；超声振动系统，包括超声控制器(13)和超声振动装置，超声振动装置安装在升降装置上，所述超声振动装置包括超声振动发生器(3)以及超声变幅杆(4)，超声变幅杆(4)装接于超声振动发生器(3)上，超声变幅杆(4)底端部装接有球形滚压头；信号采集及处理系统，与力值监测系统、车削系统、升降装置、超声振动装置相连。 2.如权利要求1所述的超声表面滚压试验机，其特征在于，所述被测试件(8)为圆柱体，圆柱面表面粗糙度不大于Ra1.6μm，圆柱体全长范围内圆柱度公差不大于0.01mm。 3.如权利要求1所述的超声表面滚压试验机，其特征在于，所述力传感器(6)的性能参数为：测力范围-10KN～10KN，测力精度优于0.025N，可同时监测六个力分量，采样频率高于200KHz；所述超声振动发生器(3)的性能参数为：振动频率15～45KHz，振幅范围0～22μm。 4.如权利要求1所述的超声表面滚压试验机，其特征在于，轴向进给机构(15)包括转动丝杠和螺母，回转机构(14)固定在螺母上；回转机构(14)包括电机和卡盘。 5.如权利要求1所述的超声表面滚压试验机，其特征在于，升降装置为螺旋丝杠副机构，包括：电动马达(9)，安装在基座(1)内；丝杠(10)，竖直安装在基座(1)上并与电动马达(9)配合；横梁(2)，横梁(2)设置有螺纹孔并与丝杠(10)配合连接，超声振动装置安装在该横梁(2)上。 6.如权利要求5所述的超声表面滚压试验机，其特征在于，所述电动马达(9)的扭矩为1Nm～500Nm；所述丝杠(10)直径为10～35mm；所述横梁(2)上、下移动的位置精度优于0.1μm，位置重复精度优于0.1μm。 7.如权利要求6所述的超声表面滚压试验机，其特征在于，车削底座通过下承压座(5)固定在基座(1)上；所述横梁(2)、超声振动发生器(3)、超声变幅杆(4)及球形滚压头、被测试件(8)、下承压座(5)及力传感器(6)组成的整体在横梁(2)全行程内的同轴度优于1:0.001；车削底座下端面及下承压座(5)的上端面平面度不大于0.0002mm/mm，两面间平行度不大于0.0002mm/mm，车削底座、回转机构(14)主轴和轴向进给机构(15)主轴间的平行度均为不大于0.0002mm/mm。 8.如权利要求1所述的超声表面滚压试验机，其特征在于，所述力值监测系统还包括电荷放大器和数据采集卡，该电荷放大器信号连接力传感器(6)，数据采集卡信号连接电荷放大器。 9.一种采用权利要求1-8任意一所述的超声表面滚压试验机的试验方法，其特征在于，包括如下步骤： S1、将被测试件(8)装夹在回转机构(14)上； S2、通过力值监测系统监测被测试件(8)上的力值； S3、启动升降装置，升降装置带动超声振动装置匀速下移，使超声变幅杆(4)端部的球形滚压头慢慢下降并压在被测试件(8)表面； S4、启动微型车削系统的回转机构(14)，带动被测试件(8)旋转； S5、启动超声振动系统，在被测试件(8)上叠加超声振动与静态压缩； S6、启动微型车削系统的轴向进给机构(15)，使被测试件(8)在高速旋转的同时做轴向往复运动，实现被测试件(8)的超声表面滚压； S7、通过力值监测系统获得被测试件(8)超声表面滚压过程中的力数据。 10.如权利要求9所述的试验方法，其特征在于，在步骤S3中，球形滚压头施加在被测试件(8)表面的压力为300N。
所属类别：	发明专利