一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種砂輪磨削裝置，尤其是涉及一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪
目.ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)械產(chǎn)品性能、工作壽命和可靠性要求的不斷提高，不僅對(duì)零件的尺寸和形狀精度有較高的要求，而且對(duì)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(lǐng)域。磨削加工是精密加工的主要手段，其磨粒和切肩尺寸細(xì)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(xiàn)代加工方法中有著重要的地位。
[0003]在磨削過程中，由于機(jī)械、物理和化學(xué)作用造成砂輪磨損，磨削能力下降。砂輪嚴(yán)重磨損后，若繼續(xù)使用，將引起磨削振動(dòng)、噪聲、工件燒傷、惡化加工表面質(zhì)量等，同時(shí)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(shí)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(shí)修整。在實(shí)際的磨削加工中，砂輪磨損的判斷往往依靠工人的經(jīng)驗(yàn)來判斷，所以往往由于經(jīng)驗(yàn)的不足，導(dǎo)致砂輪磨損后沒能及時(shí)修整，不僅導(dǎo)致零件表面完整性變差，而且由于砂輪磨損過于嚴(yán)重將導(dǎo)致砂輪修整時(shí)間變長(zhǎng)，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(duì)砂輪的磨損情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以對(duì)砂輪的磨損情況實(shí)時(shí)掌握，有利于獲得更好的磨削加工表面。
[0004]中國專利CN102267095Β公開一種砂輪在線監(jiān)控與修整方法，利用現(xiàn)有的砂輪修整系統(tǒng)檢測(cè)砂輪在磨削過程中發(fā)出并經(jīng)處理的聲發(fā)射數(shù)字信號(hào)，并利用ΒΡ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，準(zhǔn)備預(yù)測(cè)砂輪修整的起始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)砂輪的自動(dòng)修整功能。但該方法只利用聲發(fā)射信號(hào)來監(jiān)控，有一定的不足之處。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪裝置，方便對(duì)砂輪進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，確保工件的磨削質(zhì)量與效率，同時(shí)確保了砂輪的使用壽命。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用這樣的技術(shù)方案是:
[0007]—種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪裝置，包括砂輪主體、設(shè)于砂輪主體上與終端計(jì)算機(jī)通信連接的數(shù)據(jù)采集模塊及與數(shù)據(jù)采集模塊通信連接的聲發(fā)射傳感器、磨削力傳感器及激光位移傳感器，其中，聲發(fā)射傳感器用于實(shí)時(shí)采集砂輪磨削狀態(tài)改變的動(dòng)態(tài)過程量，磨削力傳感器用于實(shí)時(shí)采集砂輪磨削磨損信息，激光位移傳感器用于實(shí)時(shí)獲得砂輪表面廓形和徑向圓跳動(dòng)值的信息。
[0008]優(yōu)選地，所述的聲發(fā)射傳感器可拆卸地設(shè)于聲發(fā)射安裝塊內(nèi)，磨削力傳感器可拆卸地設(shè)于磨削力安裝塊內(nèi)，聲發(fā)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(fā)射傳感器和磨削力傳感器通過信號(hào)線由設(shè)于砂輪主體上的溝槽將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊上。
[0009]優(yōu)選地，所述的砂輪主體安裝有磨削力平衡塊、聲發(fā)射平衡塊以及數(shù)據(jù)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(duì)應(yīng)。
[0010]優(yōu)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(shè)有砂輪蓋。
[0011]優(yōu)選地，所述主軸箱與砂輪主體之間還設(shè)有一能容納砂輪主體的防護(hù)罩，該防護(hù)罩具有一底板和與底板連接的開口向下的U型圍板，防護(hù)罩內(nèi)U型圍板與砂輪主體間設(shè)有一支撐板，該支撐板上具有一滑軌，滑軌的一端設(shè)有一電機(jī)，激光位移傳感器設(shè)于滑軌上，電機(jī)通過一聯(lián)軸器連接絲桿帶動(dòng)激光位移傳感器沿滑軌移動(dòng)。
[0012]采用上述技術(shù)方案后，本實(shí)用新型所涉及的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪裝置具有以下有益效果:
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實(shí)用新型具有如下突出優(yōu)點(diǎn):
[0014]1)可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨粒磨損情況，多傳感器砂輪能實(shí)時(shí)將磨削過程的磨削磨損相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)評(píng)估砂輪的磨損情況。
[0015]2)可實(shí)時(shí)監(jiān)控砂輪表面廓形，激光位移傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量砂輪表面廓形數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理后獲得廓形，特別適合圓弧砂輪。
[0016]3)安裝方便，本實(shí)用新型的傳感器采用內(nèi)置模塊，并設(shè)計(jì)為可拆卸模式，更換傳感器方便快捷。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的砂輪示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的砂輪廓形測(cè)量示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述。
[0021 ]如圖1、2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)有砂輪主體1，數(shù)據(jù)采集模塊2，聲發(fā)射安裝塊3，聲發(fā)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(shù)據(jù)采集平衡塊11，防護(hù)罩12，主軸箱13，聲發(fā)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(jī)18等。
[0022]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(shè)有砂輪蓋5。
[0023]聲發(fā)射傳感器4通過端口插接方式設(shè)于聲發(fā)射安裝塊3內(nèi)，磨削力傳感器16同樣通過端口插接方式設(shè)于磨削力安裝塊15內(nèi)，聲發(fā)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(fā)射傳感器4和磨削力傳感器16通過信號(hào)線由砂輪主體1上的溝槽將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊2上。
[0024]聲發(fā)射傳感器4的信號(hào)經(jīng)過頻譜分析，研究其磨削工件產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)的頻譜特征，建立工件表面質(zhì)量與聲發(fā)射信號(hào)的模型。一般來說，當(dāng)砂輪磨損時(shí)，其切刃逐漸變鈍，導(dǎo)致磨削力急劇增大，特別是法向磨削力?？山⒛ハ髁?shù)據(jù)庫，記錄各種工況下磨削力的數(shù)值，用以對(duì)比監(jiān)控。因此磨削力傳感器16的信號(hào)經(jīng)過分析處理，可實(shí)時(shí)判斷砂輪磨損情況。
[0025]主軸箱13與砂輪主體1之間還設(shè)有一能容納砂輪主體1的防護(hù)罩12，該防護(hù)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(hù)罩12內(nèi)U型圍板與砂輪主體1間設(shè)有一支撐板21，該支撐板21上具有一滑軌，滑軌的一端設(shè)有一電機(jī)18，激光位移傳感器17設(shè)于滑軌上，電機(jī)18通過一聯(lián)軸器20連接絲桿19帶動(dòng)激光位移傳感器17沿滑軌移動(dòng)。
[0026]砂輪主體1還安裝有磨削力平衡塊10、聲發(fā)射平衡塊14以及數(shù)據(jù)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(duì)應(yīng)。砂輪蓋5通過螺釘安裝于砂輪主體1上。根據(jù)實(shí)際聲發(fā)射傳感器4，聲發(fā)射安裝塊3，磨削力傳感器16，磨削力安裝塊15以及數(shù)據(jù)采集模塊2的質(zhì)量，合理配置聲發(fā)射平衡塊14，磨削力平衡塊10和數(shù)據(jù)采集平衡塊11的質(zhì)量，配合前法蘭8上的小質(zhì)量塊以保持動(dòng)靜平衡。
[0027]磨削加工時(shí)，主軸6通過前法蘭8，后法蘭9和鎖緊螺母7帶動(dòng)砂輪主體1旋轉(zhuǎn)。聲發(fā)射傳感器4和磨削力傳感器16將磨削過程監(jiān)控的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)采集模塊2，數(shù)據(jù)采集模塊2通過無線傳輸模式將磨削過程數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)。電機(jī)18通過一聯(lián)軸器20連接絲桿19帶動(dòng)激光位移傳感器17沿著支撐板21的滑軌來回移動(dòng)，相對(duì)于沿著砂輪主體1軸向移動(dòng)，采集砂輪主體1表面的廓形數(shù)據(jù)。激光位移傳感器17同樣通過無線傳輸模式將砂輪廓形數(shù)據(jù)傳至計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)收到聲發(fā)射，磨削力和砂輪廓形數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)比已有的數(shù)據(jù)庫，判斷砂輪是否磨損，進(jìn)而進(jìn)行砂輪修整。
[0028]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(dòng)，采集砂輪表面的廓形數(shù)據(jù)和砂輪的徑向圓跳動(dòng)值，采集方向沿著砂輪的軸向方向。對(duì)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(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理獲得圓弧半徑值。當(dāng)砂輪徑向圓跳動(dòng)值過大或者砂輪的廓形誤差超過允許值，應(yīng)該停止磨削加工，進(jìn)行砂輪修整。
[0029]—般來說，聲發(fā)射和磨削力信號(hào)可以有效地評(píng)判砂輪的磨損情況，因此采用聲發(fā)射傳感器4和磨削力傳感器16采集砂輪磨削數(shù)據(jù)。但也可根據(jù)實(shí)際的磨削加工情況，更換傳感器的類型，采集其他類型的數(shù)據(jù)信息。
[0030]本實(shí)用新型的產(chǎn)品形式并非限于本案圖示和實(shí)施例，任何人對(duì)其進(jìn)行類似思路的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪裝置，其特征在于:包括砂輪主體、設(shè)于砂輪主體上與終端計(jì)算機(jī)通信連接的數(shù)據(jù)采集模塊及與數(shù)據(jù)采集模塊通信連接的聲發(fā)射傳感器、磨削力傳感器及激光位移傳感器，其中，聲發(fā)射傳感器用于實(shí)時(shí)采集砂輪磨削狀態(tài)改變的動(dòng)態(tài)過程量，磨削力傳感器用于實(shí)時(shí)采集砂輪磨削磨損信息，激光位移傳感器用于實(shí)時(shí)獲得砂輪表面廓形和徑向圓跳動(dòng)值的信息。2.如權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪裝置，其特征在于:所述的聲發(fā)射傳感器可拆卸地設(shè)于聲發(fā)射安裝塊內(nèi)，磨削力傳感器可拆卸地設(shè)于磨削力安裝塊內(nèi)，聲發(fā)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(fā)射傳感器和磨削力傳感器通過信號(hào)線由設(shè)于砂輪主體上的溝槽將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊上。3.如權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)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(fā)射平衡塊以及數(shù)據(jù)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(duì)應(yīng)。4.如權(quán)利要求1所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)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(shè)有砂輪蓋。5.如權(quán)利要求4所述的一種可實(shí)時(shí)監(jiān)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(shè)有一能容納砂輪主體的防護(hù)罩，該防護(hù)罩具有一底板和與底板連接的開口向下的U型圍板，防護(hù)罩內(nèi)U型圍板與砂輪主體間設(shè)有一支撐板，該支撐板上具有一滑軌，滑軌的一端設(shè)有一電機(jī)，激光位移傳感器設(shè)于滑軌上，電機(jī)通過一聯(lián)軸器連接絲桿帶動(dòng)激光位移傳感器沿滑軌移動(dòng)。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種可實(shí)時(shí)監(jiān)控磨削工況的砂輪裝置，包括砂輪主體、設(shè)于砂輪主體上與終端計(jì)算機(jī)通信連接的數(shù)據(jù)采集模塊及與數(shù)據(jù)采集模塊通信連接的聲發(fā)射傳感器、磨削力傳感器及激光位移傳感器，其中,聲發(fā)射傳感器用于實(shí)時(shí)采集砂輪磨削狀態(tài)改變的動(dòng)態(tài)過程量，磨削力傳感器用于實(shí)時(shí)采集砂輪磨削磨損信息，激光位移傳感器用于實(shí)時(shí)獲得砂輪表面廓形和徑向圓跳動(dòng)值的信息。采用該技術(shù)方案，可方便對(duì)砂輪進(jìn)行及時(shí)修復(fù)，確保工件的磨削質(zhì)量與效率，同時(shí)確保了砂輪的使用壽命。
【IPC分類】B24B49/00
【公開號(hào)】CN205111585
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520947370
【發(fā)明人】林曉輝, 杜欣宇, 湯輝煌, 劉建春
【申請(qǐng)人】廈門理工學(xué)院
【公開日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2015年11月25日