一种拉伸、疲劳试样轴向抛光系统
阅读说明：本技术 一种拉伸、疲劳试样轴向抛光系统 (Axial polishing system for tensile and fatigue test sample ) 是由 范国华 刘庆 孟庆昌 程晓农 曹国剑 于 2020-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种拉伸、疲劳试样轴向抛光系统,包括夹持旋转装置和抛光装置；夹持旋转装置包括主轴箱和尾座,主轴箱上设有主电机和夹具,夹具与尾座的后顶尖配合对抛光试样进行固定；抛光装置包括行进机构和磨抛机构,行进机构上承载磨抛机构且实现磨抛机构沿抛光试样的轴向移动,磨抛机构包括抛光轮,抛光轮与抛光试样底部贴合,本发明所设计的轴向抛光系统能够保证沿试样轴向进行抛光且抛磨程度均匀。(The invention discloses an axial polishing system for tensile and fatigue samples, which comprises a clamping and rotating device and a polishing device, wherein the clamping and rotating device comprises a clamping and rotating device and a polishing device; the clamping and rotating device comprises a spindle box and a tailstock, a main motor and a clamp are arranged on the spindle box, and the clamp is matched with a rear center of the tailstock to fix the polishing sample; the polishing device comprises a travelling mechanism and a grinding and polishing mechanism, wherein the travelling mechanism is loaded with the grinding and polishing mechanism and realizes the axial movement of the grinding and polishing mechanism along a polished sample, the grinding and polishing mechanism comprises a polishing wheel, and the polishing wheel is attached to the bottom of the polished sample.)
技术领域
本发明属于金相抛光机技术领域，尤其是一种拉伸、疲劳试样轴向抛光系统。
背景技术
随着材料科学技术发展，先进金属材料的应用越来越广。为确保金属材料性能满足服役工况，在研发和应用的过程中都要进行金相组织检验分析。金属材料进行微观组织分析前，必须先对金相试样进行预磨和抛光，抛光质量的好坏直接影响微观组织的观察和判断。
疲劳断裂、失效是很多关键零部件，如各类轴承、弹簧、传动件等的主要失效形式之一，非正常的疲劳失效往往会导致重大的安全事故。因此需要对材料的疲劳抗力、寿命等指标参数进行测试、研究。由于其独特的受力方式，其测试结果严重依赖于试样表面的加工工艺及试样表面残余应力。疲劳测试试样必须进行轴向抛光加工。轴向抛光的目的有两个，一个是消除试样加工过程中的径向加工痕迹，另外一个是去除试样加工过程中引入的残余应力。
如图1所示现有的纵抛机都采用砂带，预紧后沿试样的轴向往复运动，试样以较低速度旋转，以此来去除径向加工痕迹；通过更换不同目数的砂带多次纵抛后去除残余应力。
现有的纵抛设备及方法的缺点是1.如果砂带抛光过程中试样也转动，则抛光轨迹为螺旋线如图2，并不是严格的平行于试样轴向的加工痕迹；2.砂带缺乏柔性，对试样倒角处不能进行抛光，而倒角处往往是加工痕迹较重，截面有可能变小的地方；3.砂带属于耗材，制备过程繁琐，成本较高，使用过和未使用过的地方粗糙度存在差异。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本申请提出了一种拉伸、疲劳试样轴向抛光系统，利用柔性抛光材料沿试样轴向进行抛光，能够避免螺旋线的抛光轨迹，另外柔性的抛光材料能够对试样进行更全方位的抛光。
本发明所采用的技术方案如下：
一种拉伸、疲劳试样轴向抛光系统，包括夹持旋转装置和抛光装置；所述夹持旋转装置包括主轴箱和尾座，所述主轴箱上设有主电机和夹具，所述夹具与尾座的后顶尖配合对抛光试样进行固定；
所述抛光装置包括行进机构和磨抛机构，所述行进机构上承载磨抛机构且实现磨抛机构沿抛光试样的轴向移动，磨抛机构包括抛光轮，所述抛光轮与抛光试样底部贴合。
进一步，所述行进机构为水平设置的传动杆，所述传动杆上套装有支撑底座，传动杆和支撑底座之间通过螺纹配合，通过螺纹传动将传动杆的转动转换为支撑底座的直线运动；
进一步，所述传动杆采用丝杠，且在丝杠上设置行程开关，用于控制磨抛机构的行程；
进一步，所述抛光轮的转轴安装在电推杆上，通过电推杆调节抛光轮与抛光试样之间的位置；
进一步，所述抛光轮的外圈套装有柔性抛光材料，且在抛光轮的底部设置有磨料仓，在抛光轮旋转的过程中可以从磨料仓中均匀蘸取磨料；
进一步，所述柔性抛光材料选用橡胶或绒布；
进一步，所述磨料为液态磨料。
本发明的有益效果：
1、本发明所设计的拉伸、疲劳试样轴向抛光系统，采用柔性材料对试样进行抛光处理，柔性抛光材料一方面能够更全面的适应试样的表面结构，例如试样的倒角处也能进行抛光处理；另一方面柔性的抛光材料在更换时只需要将柔性材料进行更换，提高了操作速度，也降低了耗材的使用成本。
2、本发明的拉伸、疲劳试样轴向抛光系统是沿着试样的轴向进行抛光处理的，避免了曲线型的抛光轨迹，本发明的抛光能避免径向加工痕迹，有效去除加工过程中引入的残余应力。
3、本发明是利用柔性抛光材料与液态磨料对试样进行磨抛，使得整个磨抛过程中试样被的磨抛的程度均匀，避免现有的砂带在磨抛过程中本身的磨损造成对试样磨抛程度的不均匀。
附图说明
图1是现有纵抛机结构示意图；
图2是现有纵抛机所产生的螺旋线型的抛光轨迹；
图3是本发明轴向抛光系统结构示意图；
图4是本发明抛光装置结构示意图；
图5是本发明抛光装置工作时与试样处局部放大图；
图中，1、夹具，2、后顶尖，3、抛光试样，4、传动杆，5、砂带，6、抛光轮，7、磨料仓，8、柔性抛光材料，9、转轴，10、抛光轮电机，11、电推杆，12、支撑底座，13、主轴箱，14、尾座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所设计的一种拉伸、疲劳试样轴向抛光系统包括试样夹持旋转装置和抛光装置，所述试样夹持旋转装置包括主轴箱13和尾座14，所述主轴箱13固定在底座上，所述尾座14通过滑轨安装在底座上。主轴箱13上设有主电机、与主电机相连的变速机构和夹具1，所述夹具1可以选用卡盘，根据试样具体选择卡盘的类型；尾座14上水平装有后顶尖2，所述后顶尖2与主轴箱13的主轴同轴设置，根据抛光试样3的长度移动尾座14，再利用夹具1和后顶尖2可以实现对抛光试样3进行固定。
如图3、4，在底座上平行设置2根水平的传动杆4，且传动杆4与主轴箱13的主轴同轴设置，具体地，传动杆4采用丝杠，所述传动杆4的一端可以通过传动机构连接主电机，通过主电机为其提供动力；在传动杆4上套装有支撑底座12，传动杆4和支撑底座12之间通过螺纹配合，当传动杆4转动时支撑底座12开始直线运动；在支撑底座12的上表面固定设置2个相同的电推杆11，在2个电推杆11之间竖直设有抛光轮6，抛光轮6的转轴9的两端分别固定在2个电推杆11的顶端；转轴9与抛光试样3的轴向垂直，通过调节电推杆11伸缩的长度进而沿竖直方向调节抛光轮6的位置，最终调节抛光轮6与抛光试样3接触程度。另外可以在传动杆4上设置行程开关，通过行程开关控制抛光轮6移动的长度，沿轴向对抛光试样3进行纵抛。
抛光轮6的外圈套装有柔性抛光材料8，所述柔性抛光材料8选用橡胶或绒布；如图5在抛光轮6的底部设置有磨料仓7且磨料仓通过支撑杆与电推杆11的外壳固定相连，磨料仓7为与抛光轮6相配合的弧形槽，磨料仓7内用于放置磨料，磨料选为液态磨料，具体可以采用磨料选为液态磨料，通常为氧化硅悬浊液或者氧化铝悬浊液，视实际试样的材料特性而进行选取。为了能够保证抛光轮6在工作过程中的顺畅，抛光轮6的直径小于抛光试样3倒角处的直径，抛光轮6的宽度等于抛光试样3的直径。
在抛光轮6沿抛光试样3轴向行进时，抛光试样3不转动；当抛光轮6触发限位开关停止行进时，由夹具1带动抛光试样3转动设定的角度，抛光轮6反向行进进行磨抛；如此反复直至对抛光试样3整体进行磨抛。本发明对抛光轮6及夹具1转动的控制可以通过人工的开关控制也可以通过编程等方法进行控制。
为了更清楚的解释本发明所保护的拉伸、疲劳试样轴向抛光系统，以下结合本系统的纵向抛光过程作进一步解释：
准备工作：根据抛光试样3尺寸选择大小合适的抛光轮6，抛光试样3固定之后，调节抛光轮6位置，根据抛光试样3的长度设置限位开关；向磨料仓7内装填磨料；设置抛光轮6的转速、抛光轮6前进速度(即丝杠传动速度)和试样转动步长。
开始纵抛：抛光轮6转动并带起磨料沿抛光试样3轴向从一端开始磨抛，同时，抛光轮6沿抛光试样3轴向向前运动，当抛光轮6运动到试样另一端的过渡段时碰到限位开关，停止前进。此时卡盘带动试样3转动一个步长，此时抛光轮6反向运动进行磨抛；当抛光轮6运动到抛光试样3另一端的过渡段时碰到限位开关，重复上述磨抛过程直至当达到设定时间，或人为停止时，停止磨抛。通过更换抛光轮和磨料，实现试样逐级磨抛，并最终达到要求。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
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