[發(fā)明專利]砂輪修整形貌可視化監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法

無效

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• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN102172893A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 遲玉倫;李郝林;朱歡歡
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學
• 主分類號: B24B53/06
• 分類號: B24B53/06;B24B53/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械磨削加工，特別是一種砂輪修整形貌可視化監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

在精密磨削過程中，為盡量避免砂輪磨損后導致被磨削工件的表面質(zhì)量下降，要經(jīng)常使用修整工具對磨削砂輪進行修整。而現(xiàn)今砂輪修整過程大多是憑靠操作工人的經(jīng)驗進行，經(jīng)驗選擇砂輪修整余量要遠遠大于實際需要的修整量，從而降低了砂輪使用壽命和加工效率。因此，如何有效監(jiān)測砂輪修整過程中砂輪表面的形貌特征，對提高工件磨削質(zhì)量和磨削效率有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是克服上述現(xiàn)有砂輪修整過程憑靠操作工人的經(jīng)驗進行的不足，提供一種砂輪修整形貌可視化監(jiān)測裝置及其監(jiān)測方法，在砂輪修整過程中對其形貌進行可視化實時監(jiān)測，以提高工人的磨削質(zhì)量和磨削效率。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種砂輪修整形貌可視化監(jiān)測裝置，包括砂輪主軸驅(qū)動的砂輪，其特點在于，還有單磨粒金剛石砂輪修整器，該單磨粒金剛石砂輪修整器的底座的側(cè)面安裝一個聲發(fā)射傳感器，在所述的砂輪的砂輪法蘭的外端面貼設(shè)有反光片，在所述的砂輪的砂輪法蘭的外端面外相對于所述的反光片設(shè)置一個光電傳感器，所述的聲發(fā)射傳感器和所述的光電傳感器都通過數(shù)據(jù)采集卡與計算機連接。

利用上述的砂輪修整形貌可視化監(jiān)測裝置的監(jiān)測方法，其特點在于，該方法包括如下步驟：

①數(shù)據(jù)采集：設(shè)定數(shù)據(jù)采集卡的采樣頻率為f_s＝10MHz，光電傳感器的響應頻率為f_m＝20kHz；

②數(shù)據(jù)濾波處理：當砂輪主軸轉(zhuǎn)動，而與砂輪修整器無接觸時，所述的聲發(fā)射傳感器發(fā)出聲發(fā)射信號的或所述的數(shù)據(jù)采集卡所接收的信號視為干擾信號，通過其頻率成份分析，確定低通濾波器的截止頻率；

③啟動所述的砂輪修整形貌可視化監(jiān)測裝置，計算機通過數(shù)據(jù)采集卡采集所述的聲發(fā)射傳感器和光電傳感器的信號，計算所述的聲發(fā)射傳感器各分段時間內(nèi)的聲發(fā)射信號的均方根值，并圖像顯示修整中砂輪形貌：聲發(fā)射信號均方根值的突起值部分表示砂輪磨粒與金剛石修整器接觸時釋放的高能量信號，均方根值的低值部分表示砂輪結(jié)合劑與金剛石修整器接觸時釋放的能量信號。

所述的計算聲發(fā)射信號均方根值的最大分段時間t_e(s)為：

t_e＝L_e·S_n/πD·f_s

其中：S_n為砂輪旋轉(zhuǎn)一周所采集數(shù)據(jù)的個數(shù)：

S_n＝D·π·f_s/1000·V_r

D：砂輪直徑(mm)；

f_s：聲數(shù)據(jù)采樣頻率(Hz)；

V_r：砂輪修整速度(m/s)

L_e：設(shè)定兩個采集點之間距離(mm)；

f_s：聲發(fā)射信號的采樣頻率(Hz)。

聲發(fā)射(AE)是一種材料受外力或內(nèi)力作用而產(chǎn)生變形或斷裂時，以彈性波的形式釋放能量的現(xiàn)象，聲發(fā)射傳感器是據(jù)此聲發(fā)射原理而制成的一種傳感器。

砂輪修整中形貌可視化監(jiān)測方法，在用單磨粒金剛石修整修整砂輪過程中，砂輪磨粒與金剛石修整器擠壓破裂釋放的能量波較高，而砂輪結(jié)合劑與金剛石修整器碾壓破碎釋放的能量波較低，在此修整過程中瞬間釋放能量波的變化必然也會引起聲發(fā)射信號幅值的變化，這使我們可以通過聲發(fā)射信號的變化來繪制出修整過程中砂輪磨粒分布狀態(tài)。在對采集的聲發(fā)射信號進行預處理后，分別提取計算各分段有效時間內(nèi)的均方根值并根據(jù)計算機圖像技術(shù)來繪制出砂輪修整過程中磨粒與結(jié)合劑的微觀形貌。為準確判別修整砂輪旋轉(zhuǎn)每一周的反光片同一位置的光電傳感器發(fā)出的電信號為準，以保證聲發(fā)射傳感器采集砂輪每轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)都是從同一起點開始。

本發(fā)明的技術(shù)效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明基于聲發(fā)射信號的可視化監(jiān)測砂輪修整過程中磨粒與結(jié)合劑分布形貌，提高了工人在實際精密磨削過程中的磨削效率和磨削質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明砂輪修整中形貌可視化監(jiān)測裝置的示意圖。

圖2是砂輪修整過程示意圖。

圖3是砂輪修整過程中形貌圖像繪制過程圖。

圖中：1-砂輪主軸，2-砂輪，3-砂輪修整器，4-聲發(fā)射傳感器，5-反光片，6-光電傳感器，7-數(shù)據(jù)采集卡，8-計算機，9-砂輪磨粒，10-砂輪結(jié)合劑，11-砂輪法蘭。

具體實施方式