平臺主要包括: 鑄鐵床身、內(nèi)藏式動靜壓電主軸、高精度直線運(yùn)動模組（水平方向和垂直方向）、原位動平衡系統(tǒng)、精密壓電式測力儀等， 如圖1所示。試驗(yàn)前對摩擦盤及主軸系統(tǒng)進(jìn)行原位動平衡，大幅度降低主軸-摩擦盤系統(tǒng)在高速旋轉(zhuǎn)條件下的振動，增加測試的穩(wěn)定性。對于易切削加工材料，在試驗(yàn)前對摩擦盤進(jìn)行在線超精密車削，極大程度的降低摩擦盤端面的跳動，如圖2所示。對于難切削加工材料，通過增加背襯材料，輔助以互為基準(zhǔn)超精密原位車削，降低摩擦盤的端面跳動，如圖3所示。

圖1 超高速摩擦試驗(yàn)機(jī)主機(jī)

圖2 在線超精密車削

圖3 互為基準(zhǔn)在位超精密車削

由于極大程度的降低了摩擦盤的端面跳動，相對于商用球-盤摩擦試驗(yàn)機(jī)而言，可以將摩擦?xí)r間急劇減小，同時(shí)提高摩擦過程的穩(wěn)定性，典型的摩擦力和加載力原始力信號如圖4所示。

圖4 摩擦力和加載力原始力信號（摩擦速度50m/s）

功能一：超高速摩擦試驗(yàn)

主軸最高轉(zhuǎn)速為12000 rpm，配合直徑為200mm的摩擦盤，最高摩擦可達(dá)120m/s。不同粗糙度表面的高導(dǎo)無氧銅與單晶金剛石的摩擦系數(shù)隨速度變化如圖5所示。

圖5 摩擦系數(shù)隨速度的變化（加載力1.4N）

功能二：超薄涂層的摩擦學(xué)測試。

商用的球-盤摩擦試驗(yàn)用于摩擦盤端面跳動較為嚴(yán)重，在摩擦進(jìn)入穩(wěn)態(tài)前需要較長時(shí)間的摩擦過程。而一般的涂層材料較薄，在未進(jìn)入穩(wěn)態(tài)前涂層已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致測得的結(jié)果是涂層基體材料與另一個(gè)對磨體的摩擦系數(shù)而非涂層本身與另一個(gè)對磨體的摩擦系數(shù)，因此無法實(shí)現(xiàn)超薄涂層的摩擦測試。本超高速摩擦試驗(yàn)機(jī)由于降低了摩擦盤的端面跳動，可以大幅度的降低磨合過程，減小涂層的磨損，因此可以實(shí)現(xiàn)超薄涂層的摩擦試驗(yàn)。

圖6 刀具涂層測試結(jié)果對比

（φ4mm硬質(zhì)合金涂層球，涂層厚度0.5μm）

功能三：用于特定表面狀態(tài)的摩擦學(xué)測試（近無摩擦的摩擦學(xué)測試）。

商用的球盤摩擦試驗(yàn)機(jī)均需要長時(shí)間的磨合過程，在摩擦過程達(dá)到穩(wěn)態(tài)之前，摩擦副已經(jīng)發(fā)生了嚴(yán)重的磨損，表面形貌發(fā)生了極大程度的改變，因此不能用于研究特定表面形貌（特定表面粗糙度、表面微織構(gòu)等）的摩擦試驗(yàn)，本超高速球-盤摩擦試驗(yàn)機(jī)由于降低了摩擦盤的端面跳動，可以極大程度的降低磨合過程，實(shí)現(xiàn)近無磨損的摩擦學(xué)測試，因此可以用于特定表面的摩擦學(xué)測試。無氧銅與單晶金剛石組成的摩擦副摩擦后無氧銅的表面形貌如圖7所示。

圖7 無氧銅表面形貌

（加載力1.4N, 摩擦速度50m/s）

主要參數(shù)性能：