[發(fā)明專(zhuān)利]數(shù)據(jù)融合技術(shù)檢測(cè)外圓磨削表面粗糙度的方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210374368.5
• 申請(qǐng)日: 2012-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103659602A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳廉清;郭建亮;遲軍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 寧波工程學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): B24B49/08
• 分類(lèi)號(hào): B24B49/08;G01B21/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)融合領(lǐng)域。具體涉及通過(guò)數(shù)據(jù)融合技術(shù)對(duì)縱向外圓磨削表面粗糙度進(jìn)行測(cè)量的方法及為實(shí)現(xiàn)該方法所發(fā)明的一種裝置。

背景技術(shù)

磨削作為最主要的精加工方法，其主要功能在于降低工件表面粗糙度，若能在磨削過(guò)程中對(duì)表面粗糙度進(jìn)行在線測(cè)量，則可根據(jù)測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整磨削過(guò)程參數(shù)，降低工件廢品率。然而，由于磨削機(jī)理非常復(fù)雜，加之砂輪切削刃分布的隨機(jī)性、磨削參數(shù)間的非線性關(guān)系以及磨削過(guò)程的不穩(wěn)定性等因素，都增加了磨削表面粗糙度在線測(cè)量的難度，至今仍未找到一種在線測(cè)量磨削表面粗糙度的可靠方法。

目前，國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的表面粗糙度檢測(cè)方法是比較法和測(cè)量法，后者又分接觸法和非接觸法兩種，其中接觸法應(yīng)用最為廣泛。

比較法是將工件表面與標(biāo)準(zhǔn)樣塊比較，從而對(duì)工件表面粗糙度進(jìn)行判定。該方法簡(jiǎn)單易行，但精度較差，且僅能定性判斷，無(wú)法給出具體數(shù)值。

采用接觸法時(shí)，粗糙度儀測(cè)頭上的金剛石觸針與工件表面相接觸，當(dāng)觸針在工件表面按照評(píng)定長(zhǎng)度移動(dòng)時(shí)，會(huì)隨工件表面輪廓上下運(yùn)動(dòng)。然后觸針通過(guò)杠桿原理以及電感式傳感器將微小運(yùn)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大并調(diào)理，最終得到表面粗糙度值。該方法局限性在于只能進(jìn)行靜態(tài)檢測(cè)，即必須在機(jī)床停止工作的狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)；而且測(cè)量時(shí)觸針必須與工件表面直接接觸，對(duì)于一些表面很光滑的精密零件來(lái)說(shuō)，測(cè)量過(guò)程中可能破壞其表面質(zhì)量。

非接觸法是指在檢測(cè)的過(guò)程中，檢測(cè)儀器不接觸工件表面，而是利用光學(xué)、聲學(xué)等原理對(duì)表面粗糙度值進(jìn)行間接測(cè)量。隨著圖像處理技術(shù)、激光全息、數(shù)據(jù)處理等相關(guān)技術(shù)日臻成熟，非接觸測(cè)量法取得了長(zhǎng)足發(fā)展。目前，非接觸法主要包括光學(xué)法和聲發(fā)射法，但尚存在不小局限性，光學(xué)法對(duì)光源和測(cè)量環(huán)境要求很高，聲發(fā)射法則對(duì)機(jī)床噪聲和環(huán)境噪聲要求很高。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，環(huán)境復(fù)雜加之切削液、切削熱及切削力等各種干擾的存在，難以滿(mǎn)足光源、環(huán)境和噪聲等指標(biāo)要求。此外，這兩種方法的數(shù)據(jù)處理速度較慢，測(cè)量結(jié)果嚴(yán)重滯后。

采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)可從與工件表面粗糙度有緊密聯(lián)系的過(guò)程參數(shù)角度間接測(cè)量粗糙度，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題就是應(yīng)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)縱向外圓磨削表面的在線測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種可靠、方便實(shí)用、可用于縱向外圓磨削表面粗糙度在線測(cè)量的方法。

本發(fā)明所解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種可靠、方便實(shí)用、可用于縱向外圓磨削表面粗糙度在線測(cè)量的裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案、工作原理和過(guò)程如下所述：

1、試驗(yàn)設(shè)計(jì)。針對(duì)具體的磨床、砂輪、夾具及工件情況，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)磨削試驗(yàn)。控制參數(shù)是磨削深度、工件圓周進(jìn)給速度以及工作臺(tái)縱向進(jìn)給速度。需測(cè)的量分別是工件振動(dòng)信號(hào)和磨削后工件表面粗糙度。2、磨削試驗(yàn)。按照步驟1的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行磨削試驗(yàn)，記錄每次試驗(yàn)的控制參數(shù)和測(cè)量參數(shù)結(jié)果，其中工件振動(dòng)信號(hào)通過(guò)電渦流傳感器傳入工控機(jī)。3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練及驗(yàn)證。建立表面粗糙度的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，輸入?yún)?shù)為磨削深度、工件圓周進(jìn)給速度、工作臺(tái)縱向進(jìn)給速度以及工件振動(dòng)信號(hào)，輸出參數(shù)為磨削后工件的表面粗糙度。然后，運(yùn)用磨削試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練并加以驗(yàn)證。4、磨削表面粗糙度測(cè)量。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)驗(yàn)證后，可采用該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)同樣機(jī)床、工件及工裝條件下的磨削表面粗糙度進(jìn)行在線測(cè)量。

與現(xiàn)有離線檢測(cè)方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：將數(shù)據(jù)融合技術(shù)靈活地運(yùn)用到縱向外圓磨削加工，提高了加工過(guò)程的智能化程度和效率，降低了廢品率。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)易于維護(hù)，設(shè)備投入低，實(shí)用性高。

附圖說(shuō)明

附圖為本發(fā)明檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)檢測(cè)外圓磨削表面粗糙度的裝置主要由外圓磨床、電渦流傳感器、傳感器支架以及工控機(jī)組成。

工作原理和過(guò)程：

1、試驗(yàn)設(shè)計(jì)。針對(duì)具體的磨床、砂輪、夾具及工件情況，結(jié)合機(jī)械加工工藝手冊(cè)推薦數(shù)據(jù)采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)磨削試驗(yàn)。控制參數(shù)分別是磨削深度、工件圓周進(jìn)給速度以及工作臺(tái)縱向進(jìn)給速度。需測(cè)的量分別是工件振動(dòng)信號(hào)和磨削后工件表面粗糙度，其中工件振動(dòng)信號(hào)通過(guò)電渦流傳感器進(jìn)行非接觸式測(cè)量，傳感器探頭通過(guò)螺紋固定在支架上，探頭與工件表面之間的距離可通過(guò)螺紋進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足加工不同尺寸工件的需要。

2、磨削試驗(yàn)。按照步驟1的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行磨削試驗(yàn)，記錄每次試驗(yàn)的控制參數(shù)和測(cè)量參數(shù)結(jié)果，其中工件振動(dòng)信號(hào)通過(guò)電渦流傳感器傳入工控機(jī)。