[發明專利]帶探損檢測的軟固結磨粒氣壓砂輪光整系統

無效

• 申請號: 201210116581.6
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102632458A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 計時鳴;曾晰;蔡姚杰;金明生
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B53/12
• 分類號: B24B53/12
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明涉及軟固結磨粒氣壓砂輪精密加工領域。?

背景技術

對于傳統的模具光整加工而言，由于自由曲面的復雜性，制約了加工自動化的實施，大部分加工不得不使用手工操作，加工效率極低，使得加工時間占模具加工總用時的40％以上，是模具制造主要技術瓶頸之一。激光強化模具不但具有自由曲面的復雜性，同時還遇到高硬度、高耐磨性和局域硬度差異等新問題，使得光整加工更加困難，即使是采用手工操作，目前也沒有適合的工具可以用于高硬度、高耐磨性自由曲面的有效且精密的光整切削。這一問題，尚無有效解決方法，且缺乏深入的研究。針對激光強化模具光整加工技術難題，提出一種新型的光整加工工具——軟固結磨粒氣壓砂輪。其中氣壓砂輪是一個由橡膠基體構成的空心半球，并在其表面通過高分子粘結劑軟固結一層有一定厚度的磨粒，其表面的柔性可以通過空心半球內部氣壓在線控制，并可方便地與機器人配合使用。?

在目前加工過程中發現，在氣壓砂輪與加工工件表面成一定角度進行長時間加工后，其磨粒固結砂輪表面容易產生局部過損區，其特征表現為磨粒固化層厚度不均，磨粒切削效果減弱，切削力難以控制等方面。而經過研究后發現，若能保證砂輪表面切削時磨粒接觸幾率相近，則可保證磨粒材料去除效果以及實現切削力可控，而通過檢測砂輪表面加工變形情況，則可保證磨粒接觸幾率相近。?

本專利設計了一種帶探損檢測的軟固結磨粒氣壓砂輪光整系統，?可以實時檢測加工時的氣壓砂輪的輪廓，從而避免局部過損現象，增加砂輪使用壽命，保證加工精度，提高加工效率。?

發明內容

本發明要解決現有技術在軟固結磨粒氣壓砂輪加工過程中容易出現局部過損現象的不足，本發明設計了一種帶探損檢測的軟固結磨粒氣壓砂輪光整系統，以實現在線探損和實時調整以提高加工精度和加工效率。?

帶探損檢測的軟固結磨粒氣壓砂輪光整系統，包括用于放置待加工的工件的加工平臺、用于對所述的工件進行光整加工的氣壓砂輪，其特征在于：所述的加工平臺上的支架上設置有用于記錄氣壓砂輪的輪廓數據的激光掃描儀，所述的激光掃描儀包含一個用于調整掃描區域的電機掃描裝置、光學系統、激光器、平面鏡，所述的激光掃描儀的光學系統的數據輸出端連接數據處理模塊，所述的數據處理模塊的輸出端和所述的電機掃描裝置的指令信號輸入端均連接計算機；所述的計算機預存有所述工件的表面輪廓建模、所述的氣壓砂輪的軌跡，所述的計算機通過控制柜連接機器人，所述的機器人設有三自由度的機械臂，所述的機械臂上裝有所述的氣壓砂輪；所述的計算機通過比較實時氣壓砂輪輪廓數據與初始砂輪輪廓的數據，判斷所述的氣壓砂輪是否出現過損現象，當判斷所述的氣壓砂輪存在過損時，則通過控制柜改變所述的機械臂的姿態，改變所述的氣壓砂輪的切削姿態。?

主要包括砂輪表面探損模塊與機械加工模塊。所述機械加工模塊主要由計算機控制，可通過對工件表面進行建模，進行軌跡規劃，并可根據采集的輪廓信號進行實時在線調整運動狀態。計算機通過連接控制柜實現對機器人的控制，控制柜主要提供操作方案，可由計算機?實現自動化控制，也可由操控人員通過操控面板實現手動控制。控制柜將操控命令傳至機器人，機器人主要由具有三自由度的機械臂構成，并將氣壓砂輪拋光裝置安裝在機械臂上，以實現氣壓砂輪運行軌跡精準控制。?

所述砂輪表面探損模塊主要通過三維激光輪廓掃描來實現，在加工平臺上，安裝一個固定支架，用于支持激光掃描儀，使其對準旋轉圓盤中心區域，使得當氣壓砂輪在對工件進行光整過程中，其外側表面能夠完全暴露在激光照射區域。在固定端安裝電機掃描裝置，電機掃描裝置通過調整平面鏡的位置，將激光器發射的光束進行調整，從而控制激光掃描的區域。?

將測得的輪廓信號通過數據采集模塊進行采集，根據設計需求調整采樣速率。?

將采用后的信號傳至數據處理模塊，進行數據分析，隨后將分析結果傳送至計算機。計算機根據結果調整機械臂的運動姿態，實現對砂輪的加工狀態控制。?

本發明的工作原理是：將待加工工件安裝在旋轉臺上，首先通過對待加工工件進行三維建模，并將其輪廓特征保存至計算機當中，計算機根據其表面光整需求，設定機械臂運行軌跡，并在這個過程中始終保持砂輪外表側朝同一方向。并將規劃后的軌跡程序傳送至控制柜，控制柜控制機械臂內的伺服電機運行，使氣壓砂輪在工件表面按照原始工件表面輪廓設定軌跡運行。?

啟動三維激光測試儀，開啟電機掃描裝置，通過控制平面鏡的移動，實現控制激光掃描區域在氣壓砂輪加工區域，并通過計算機存儲的軌跡規劃路徑，通過計算機控制電機掃描裝置，使得激光掃描區域?始終保持在砂輪外表面。?