一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種砂輪磨削裝置，尤其是涉及一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置。
【背景技術】
[0002]隨著機械產品性能、工作壽命和可靠性要求的不斷提高，不僅對零件的尺寸和形狀精度有較高的要求，而且對零件加工表面完整性也提出了更高的要求，特別是在航空航天、國防軍工、化工以及汽車等重要領域。磨削加工是精密加工的主要手段，其磨粒和切肩尺寸細小，磨削力小，參與切削的磨粒眾多，很容易獲得高精度和低表面粗糙度的表面，因此磨削加工在現代加工方法中有著重要的地位。
[0003]在磨削過程中，由于機械、物理和化學作用造成砂輪磨損，磨削能力下降。砂輪嚴重磨損后，若繼續使用，將引起磨削振動、噪聲、工件燒傷、惡化加工表面質量等，同時也很難保證工件的幾何精度。砂輪雖然有一定的自礪性，例如粗磨時砂輪的磨削表面就是靠自礪更新的，但一般條件下不可能完全自礪，因此磨損后必須及時修整。在實際的磨削加工中，砂輪磨損的判斷往往依靠工人的經驗來判斷，所以往往由于經驗的不足，導致砂輪磨損后沒能及時修整，不僅導致零件表面完整性變差，而且由于砂輪磨損過于嚴重將導致砂輪修整時間變長，影響加工效率和降低砂輪壽命。如果能在砂輪磨削過程中對砂輪的磨損情況進行實時監控，可以對砂輪的磨損情況實時掌握，有利于獲得更好的磨削加工表面。
[0004]中國專利CN102267095 B公開一種砂輪在線監控與修整方法，利用現有的砂輪修整系統檢測砂輪在磨削過程中發出并經處理的聲發射數字信號，并利用BP神經網絡訓練，準備預測砂輪修整的起始時刻和結束時刻，實現砂輪的自動修整功能。但該方法只利用聲發射信號來監控，有一定的不足之處。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，方便對砂輪進行及時修復，確保工件的磨削質量與效率，同時確保了砂輪的使用壽命。
[0006]為了達到上述目的，本發明采用這樣的技術方案是:
一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，包括砂輪主體、設于砂輪主體上與終端計算機通信連接的數據采集模塊及與數據采集模塊通信連接的聲發射傳感器、磨削力傳感器及激光位移傳感器，其中，聲發射傳感器用于實時采集砂輪磨削狀態改變的動態過程量，磨削力傳感器用于實時采集砂輪磨削磨損信息，激光位移傳感器用于實時獲得砂輪表面廓形和徑向圓跳動值的信息。
[0007]優選地，所述的聲發射傳感器可拆卸地設于聲發射安裝塊內，磨削力傳感器可拆卸地設于磨削力安裝塊內，聲發射安裝塊與磨削力安裝塊分別通過螺釘安裝于砂輪主體上，且聲發射傳感器和磨削力傳感器通過信號線由設于砂輪主體上的溝槽將數據傳輸到數據采集模塊上。
[0008]優選地，所述的砂輪主體安裝有磨削力平衡塊、聲發射平衡塊以及數據采集平衡塊，各平衡塊在砂輪主體上的位置與各自模塊相對應。
[0009]優選地，所述的砂輪主體通過前法蘭和后法蘭安裝于一主軸箱的主軸上，并由鎖緊螺母固定于主軸上，砂輪主體上還裝設有砂輪蓋。
[0010]優選地，所述主軸箱與砂輪主體之間還設有一能容納砂輪主體的防護罩，該防護罩具有一底板和與底板連接的開口向下的U型圍板，防護罩內U型圍板與砂輪主體間設有一支撐板，該支撐板上具有一滑軌，滑軌的一端設有一電機，激光位移傳感器設于滑軌上，電機通過一聯軸器連接絲桿帶動激光位移傳感器沿滑軌移動。
[0011]采用上述技術方案后，本發明所涉及的一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置具有以下有益效果:
與現有技術比較，本發明具有如下突出優點:
1)可實時監控磨粒磨損情況，多傳感器砂輪能實時將磨削過程的磨削磨損相關的數據傳送給計算機，計算機處理數據評估砂輪的磨損情況。
[0012]2)可實時監控砂輪表面廓形，激光位移傳感器實時測量砂輪表面廓形數據，經過計算機數據處理后獲得廓形，特別適合圓弧砂輪。
[0013]3)安裝方便，本發明的傳感器采用內置模塊，并設計為可拆卸模式，更換傳感器方便快捷。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實施例的結構示意圖。
[0015]圖2為本發明實施例的砂輪示意圖。
[0016]圖3為本發明實施例的砂輪廓形測量示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例進行詳細闡述。
[0018]如圖1、2所示，本發明實施例結構有砂輪主體1，數據采集模塊2，聲發射安裝塊3，聲發射傳感器4，砂輪蓋5，主軸6，鎖緊螺母7，前法蘭8，后法蘭9，磨削力平衡塊10，數據采集平衡塊11，防護罩12，主軸箱13，聲發射平衡塊14，磨削力安裝塊15，磨削力傳感器16，激光位移傳感器17及電機18等。
[0019]砂輪主體1通過前法蘭8和后法蘭9安裝于主軸箱13的主軸6上，并由鎖緊螺母7將其固定于主軸6上，砂輪主體上還裝設有砂輪蓋5。
[0020]聲發射傳感器4通過端口插接方式設于聲發射安裝塊3內，磨削力傳感器16同樣通過端口插接方式設于磨削力安裝塊15內，聲發射安裝塊3與磨削力安裝塊15分別通過螺釘安裝于砂輪主體1上。聲發射傳感器4和磨削力傳感器16通過信號線由砂輪主體1上的溝槽將數據傳輸到數據采集模塊2上。
[0021]聲發射傳感器4的信號經過頻譜分析，研究其磨削工件產生的聲發射信號的頻譜特征，建立工件表面質量與聲發射信號的模型。一般來說，當砂輪磨損時，其切刃逐漸變鈍，導致磨削力急劇增大，特別是法向磨削力。可建立磨削力數據庫，記錄各種工況下磨削力的數值，用以對比監控。因此磨削力傳感器16的信號經過分析處理，可實時判斷砂輪磨損情況。
[0022]主軸箱13與砂輪主體1之間還設有一能容納砂輪主體1的防護罩12，該防護罩12具有一底板和與底板連接的開口向下的U型圍板，防護罩12內U型圍板與砂輪主體1間設有一支撐板21，該支撐板21上具有一滑軌，滑軌的一端設有一電機18，激光位移傳感器17設于滑軌上，電機18通過一聯軸器20連接絲桿19帶動激光位移傳感器17沿滑軌移動。
[0023]砂輪主體1還安裝有磨削力平衡塊10、聲發射平衡塊14以及數據采集平衡塊11，各自平衡塊在砂輪主體1的位置與各自模塊相對應。砂輪蓋5通過螺釘安裝于砂輪主體1上。根據實際聲發射傳感器4，聲發射安裝塊3，磨削力傳感器16，磨削力安裝塊15以及數據采集模塊2的質量，合理配置聲發射平衡塊14，磨削力平衡塊10和數據采集平衡塊11的質量，配合前法蘭8上的小質量塊以保持動靜平衡。
[0024]磨削加工時，主軸6通過前法蘭8，后法蘭9和鎖緊螺母7帶動砂輪主體1旋轉。聲發射傳感器4和磨削力傳感器16將磨削過程監控的數據傳送至數據采集模塊2，數據采集模塊2通過無線傳輸模式將磨削過程數據傳送至計算機。電機18通過一聯軸器20連接絲桿19帶動激光位移傳感器17沿著支撐板21的滑軌來回移動，相對于沿著砂輪主體1軸向移動，采集砂輪主體1表面的廓形數據。激光位移傳感器17同樣通過無線傳輸模式將砂輪廓形數據傳至計算機。計算機收到聲發射，磨削力和砂輪廓形數據后進行數據處理，對比已有的數據庫，判斷砂輪是否磨損，進而進行砂輪修整。
[0025]如圖3所示，砂輪磨削過程中，激光位移傳感器17沿著支撐板21的滑軌來回移動，采集砂輪表面的廓形數據和砂輪的徑向圓跳動值，采集方向沿著砂輪的軸向方向。對于非平面砂輪而言，例如圓弧砂輪，可以獲取圓弧砂輪的圓弧半徑數據，經計算機數據處理獲得圓弧半徑值。當砂輪徑向圓跳動值過大或者砂輪的廓形誤差超過允許值，應該停止磨削加工，進行砂輪修整。
[0026]—般來說，聲發射和磨削力信號可以有效地評判砂輪的磨損情況，因此采用聲發射傳感器4和磨削力傳感器16采集砂輪磨削數據。但也可根據實際的磨削加工情況，更換傳感器的類型，采集其他類型的數據信息。
[0027]本發明的產品形式并非限于本案圖示和實施例，任何人對其進行類似思路的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利范疇。
【主權項】
1.一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，其特征在于:包括砂輪主體、設于砂輪主體上與終端計算機通信連接的數據采集模塊及與數據采集模塊通信連接的聲發射傳感器、磨削力傳感器及激光位移傳感器，其中，聲發射傳感器用于實時采集砂輪磨削狀態改變的動態過程量，磨削力傳感器用于實時采集砂輪磨削磨損信息，激光位移傳感器用于實時獲得砂輪表面廓形和徑向圓跳動值的信息。2.如權利要求1所述的一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，其特征在于:所述的聲發射傳感器可拆卸地設于聲發射安裝塊內，磨削力傳感器可拆卸地設于磨削力安裝塊內，聲發射安裝塊與磨削力安裝塊分別通過螺釘安裝于砂輪主體上，且聲發射傳感器和磨削力傳感器通過信號線由設于砂輪主體上的溝槽將數據傳輸到數據采集模塊上。3.如權利要求1所述的一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，其特征在于:所述的砂輪主體安裝有磨削力平衡塊、聲發射平衡塊以及數據采集平衡塊，各平衡塊在砂輪主體上的位置與各自模塊相對應。4.如權利要求1所述的一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，其特征在于:所述的砂輪主體通過前法蘭和后法蘭安裝于一主軸箱的主軸上，并由鎖緊螺母固定于主軸上，砂輪主體上還裝設有砂輪蓋。5.如權利要求1所述的一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，其特征在于:所述主軸箱與砂輪主體之間還設有一能容納砂輪主體的防護罩，該防護罩具有一底板和與底板連接的開口向下的U型圍板，防護罩內U型圍板與砂輪主體間設有一支撐板，該支撐板上具有一滑軌，滑軌的一端設有一電機，激光位移傳感器設于滑軌上，電機通過一聯軸器連接絲桿帶動激光位移傳感器沿滑軌移動。
【專利摘要】本發明涉及一種可實時監控磨削工況的砂輪裝置，包括砂輪主體、設于砂輪主體上與終端計算機通信連接的數據采集模塊及與數據采集模塊通信連接的聲發射傳感器、磨削力傳感器及激光位移傳感器，其中,聲發射傳感器用于實時采集砂輪磨削狀態改變的動態過程量，磨削力傳感器用于實時采集砂輪磨削磨損信息，激光位移傳感器用于實時獲得砂輪表面廓形和徑向圓跳動值的信息。采用該技術方案，可方便對砂輪進行及時修復，確保工件的磨削質量與效率，同時確保了砂輪的使用壽命。
【IPC分類】B24B49/00
【公開號】CN105345663
【申請號】CN201510826466
【發明人】林曉輝, 杜欣宇, 湯輝煌, 劉建春
【申請人】廈門理工學院
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月25日