一种划片刀抗弯强度测试装置及使用方法与流程

1.本发明涉及刀具测试技术领域，特别是指一种划片刀抗弯强度测试装置及使用方法。


背景技术：

2.抗弯强度是物体抵抗其弯曲变形（挠度）的能力，属于材料力学领域范畴。抗弯强度一般采用三点抗弯测试或四点测试方法评测。其中四点测试法需施加两个加载力，比较复杂；三点测试最常用。其值与承受的最大压力成正比，通常测试标准依据抗弯强度国标（gb/t 6569-86），或iso 14704-2000测试样品（35
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4）标准，本发明涉及的划片刀是专利201610886536 .7所述的，外形为圆盘状，复合磨料层的电镀划片刀，应用于半导体精密加工领域，主要加工半导体硅晶圆、氧化物晶圆等硬脆材料的划切和开槽，而标准的试样通常为梁结构、长条状结构，应用场景差别很大，不适用电镀轮毂型划片刀的抗弯强度测试。
3.申请号cn201510322860.1的发明专利文件一种超薄砂轮整体抗折测试方法及装置，涉及了解决无轮毂刀片整体抗折强度，环形施加力，刀片整体折断，通常解决使用过程中整环脱落的问题，而电镀轮毂型划片刀产品厚度薄（通常0.01-0.03mm），主要应用于高速切割的特殊场合，失效形式常见刀刃局部破损、切割道蛇形等失效，通常轮毂型划片刀圆周和径向的厚度、组织不是均一的结构，故该方法无法评判刀片圆周上不同的位置局部的抗弯强度。并且该专利只能测试刀片整体组织性能是一致的，折断的强度，测试一次就是损坏一片刀片，无法做到无损检测刀片的抗弯强度。
4.申请号cn 201610886536 .7的发明专利文件轮毂型电镀超薄金刚石切割砂轮的制造方法，所述的划片刀，刀刃长度通常是380-760微米，测量位置的选取，很难通过肉眼和机械配合保证测试位置重复精度，更不能评估测试方法和装置的可靠性。
5.申请号为cn201020675792.x的实用新型专利超薄切割砂轮磨料层与基体结合力测试挂钩，申请号为cn201420012990.6 的实用新型专利树脂切割片界面结合强度快速检验装置等，解决了超薄砂轮磨料层与基体结合力的测试，只能使用于定性的粗略的测试结合力，无法评判刀刃复合磨料层的抗弯强度。


技术实现要素：

6.针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种划片刀抗弯强度测试装置及使用方法，解决了现有技术中测试装置不适用电镀轮毂型划片刀的抗弯强度测试的问题。
7.本发明的技术方案是这样实现的：一种划片刀抗弯强度测试装置，包括用于夹紧划片刀的夹紧机构和驱动夹紧机构转动的旋转驱动机构；还包括用于装载测针的进给机构和装载有显微镜的三轴微调平台；进给机构与夹紧机构移动配合以使测针接触划片刀；三轴微调平台与夹紧机构配合以使显微镜对准测针与划片刀的接触点。
8.进一步地，还包括支架，所述夹紧机构通过支撑座与支架连接，且支撑座与支架升降可调的连接。
9.进一步地，所述支架上设有u型支座，支撑座上设有卡在u型支座上的滑动卡槽，且滑动卡槽与u型支座竖向滑动配合；u型支座上设有竖条孔，滑动卡槽内设有穿过竖条孔的螺杆，螺杆上连接有螺母。
10.进一步地，所述夹紧机构包括转动连接在支撑座上的旋转主轴和设置在旋转主轴端部的用于夹紧划片刀的气动夹头。
11.进一步地，所述旋转驱动机构包括设置在支架上的伺服电机和连接在伺服电机的输出轴上的同步带轮，旋转主轴上设有同步带轮，同步带轮之间通过同步带连接。
12.进一步地，所述进给机构包括设置在支架上的直线模组和与直线模组的移动端连接的测力件，测针连接在测力件上。
13.进一步地，所述进给机构还包括微调平台，所述测力件通过微调平台与直线模组的移动端连接。
14.进一步地，还包括控制器，所述直线模组和伺服电机均与控制器连接。
15.一种划片刀抗弯强度测试装置的使用方法，包括上述的划片刀抗弯强度测试装置，还包括以下步骤：s1、调试装置；s2、手动控制直线模组带动测力件移动，让测针缓慢靠近测量部位，刚接触划片刀时，把直线模组的坐标值和测力件数值清零后，回退到安全距离，设定进给的位移和进给的速度；s3、通过控制器控制直线模组带动测力件自动进给，并到达指定位移后，直线模组回退到起始点。
16.所述s1包括如下步骤：s11、手动调整三轴微调平台，调整显微镜的xyz坐标，使显微镜的镜头可看到划片刀的刀刃；s12、手动调整测力件和微调平台的坐标，让测针接近待测部位，并在显微镜下可看到测针。
17.本发明的有益效果：本发明通过气动夹头夹持划片刀，使用高精度微调平台，调整显微镜的聚焦点，便于清晰观察测量位置；通过直线模组驱动测力件水平移动，通过测针接触划片刀的刀刃，通过控制器输出位移-力曲线，通过控制移动的位移，显微镜的倍率、气动夹头的回转，调整测针和划片刀接触的位置，测试刀片局部抗弯强度，且能够达到高重复性、无损测试。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的结构示意图；图2为本发明的局部结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1和图2所示，实施例1所述的一种划片刀抗弯强度测试装置，包括用于夹紧划片刀6的夹紧机构和驱动夹紧机构转动的旋转驱动机构，通过夹紧机构将划片刀6夹紧后，通过旋转驱动机构带动划片刀6的转动，便于测量划片刀6圆周不同位置的强度值。其中划片刀6包括划片刀基体和刀刃19。划片刀抗弯强度测试装置还包括用于装载测针8的进给机构和装载有显微镜13的三轴微调平台；进给机构与夹紧机构移动配合以使测针8接触划片刀6，即将测针8装载在进给机构上，进给机构朝向夹紧机构移动，带动测针8接触划片刀6的刀刃19，测试刀片局部抗弯强度，并且不损坏划片刀6。三轴微调平台与夹紧机构和进给机构配合，即三轴微调平台设置在夹紧机构和进给机构之间一侧的位置，以使显微镜13对准测针8与划片刀6的接触点，清晰观察测量位置。
22.进一步地，还包括支架，所述支架包括底座1和固定在底座1上的u型支座16，所述夹紧机构通过支撑座15与支架的u型支座16连接，且支撑座15与支架的u型支座16升降可调的连接。具体地，支撑座15上设有卡在u型支座16一侧上的滑动卡槽，且滑动卡槽与u型支座16竖向滑动配合；u型支座16一侧上设有竖条孔，滑动卡槽内设有穿过有竖条孔的螺杆14，螺杆14上连接有螺母，通过螺母的松紧和螺杆14在竖条孔中的上下移动，使得支撑座15升降可调。
23.进一步地，所述夹紧机构包括转动连接在支撑座15上的旋转主轴5和设置在旋转主轴5端部的用于夹紧划片刀6的气动夹头7。
24.实施例2，其与实施例1的区别在于，所述旋转驱动机构包括设置在u型支座16上的伺服电机2和连接在伺服电机2的输出轴上的同步带轮3，旋转主轴5远离气动夹头7的一端设有同步带轮3，同步带轮3之间通过同步带4连接；同步带4上连接有涨紧机构，用于涨紧支撑座15升降调节后的同步带4。
25.实施例3，其与实施例1的区别在于，所述进给机构包括设置在支架上的直线模组11和与直线模组11的移动端连接的测力件9，测针8连接在测力件9上。
26.实施例4，其与实施例3的区别在于，所述进给机构还包括微调平台10，所述测力件9通过微调平台10与直线模组11的移动端连接。微调平台10一端与直线模组11的移动端固定、另一端与测力件9固定。测力件9为测力表或测力传感器。微调平台10为螺旋微调直线位移平台或手动线性位移平台。
27.实施例5，其与实施例3的区别在于，还包括控制器17，所述直线模组11和伺服电机2均与控制器17连接。通过控制器17便于控制该装置实现的重复的自动测试。
28.实施例6，一种划片刀抗弯强度测试装置的使用方法：1.准备：外径56mm，内孔直径19mm，刀刃宽500μm，刀刃厚20μm的划片刀6；2.安装、调试装置：调整气动夹头7的气源压力，进而调整气动夹头7夹紧轴的张开幅度，将待测划片刀6安装到气动夹头7上，保证划片刀6可靠夹紧；把测针8固定在测力件9头部；通过调整螺杆14调整支撑座15，调整同步带4的涨紧程度；
3.标定装置：手动移动直线模组11带动测力件9和前端固定的测针8一起水平移动，靠近刀刃，然后手动调整显微镜13的位置，使得在显微镜能清晰观察到测针和刀刃，手动调整微调平台10垂直方向的坐标，使得测针8到图2中显示的位置，测针8与划片刀基体边界距离200μm，手动移动导轨每次进给0.01mm，测针8接触刀刃19，测力件9显示数值，标定该位置为起始零点，手动回退一个安全距离，位置为自动起始位置。
29.4.测试：使用控制器17控制直线模组11按照设定的运动，设定测针8每次进给10μm，连续进给3次，分别记录其力值，然后，控制测针8回退到测量前的位置，刀刃圆周4等分，伺服电机2带动气动夹头7和划片刀基6回转的角度90
°
，重复上一次的测量并记录，直到测试完毕。
30.5.数据处理：利用控制器17内设计好的软件，该软件采用现有技术中的数据处理软件，把测试数据输入，计算得出抗弯刚度值。
31.6.通过调整测针和刀刃接触的位置，可测试不同位置的力值，通过软件计算得出抗弯强度值和相应曲线。
32.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。