[發明專利]一種基于功率信號的磨削燒傷監控方法

有效

• 申請號: 201710811972.2
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107633122B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 遲玉倫;李郝林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B24B49/14;B24B49/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發明涉及一種基于功率信號的磨削燒傷監控方法，結合磨削功率模型與磨削去除率模型，確定對應的磨削功率邊界，充分考慮粗磨、半精磨、精磨、光磨等各階段的磨削功率信號大小，通過機床數控系統控制機床磨削進給速度，實現避免磨削加工過程燒傷現象。該方法易操作，有很強的實用性，對優化磨削工藝參數提高磨削加工質量有著重要意義。

技術領域

本發明涉及一種制造工藝技術，特別涉及一種基于功率信號的磨削燒傷監控方法。

背景技術

磨削過程對于的去除的單位體積金屬有極高的能量輸入，幾乎所有的能量都集中在磨削區。產生的高溫可引起磨削工件表面燒傷，對表面硬度和應力有很大影響，磨削生產率通常由于磨削溫度過高引起磨削燒傷現象而受到限制。目前大多通常利用經驗法或試驗法來避免燒傷，難以實現磨削加工效率和加工質量的最優化。如何有效監控磨削燒傷提高磨削加工質量和效率，一直是生產加工企業的難題。

隨著傳感器技術和計算機技術發展，在線監控磨削功率同時對磨削過程進行熱分析則為估計磨削溫度和控制磨削燒傷提供了可行的手段。

發明內容

本發明是針對現在避免燒傷的方法無法提高磨削加工效率和加工質量的問題，提出了一種基于功率信號的磨削燒傷監控方法,在磨削功率模型和磨削去除率模型基礎上，提出此監控方法，實現避免磨削加工過程燒傷現象。

本發明的技術方案為：一種基于功率信號的磨削燒傷監控方法，具體包括如下步驟：

1)將功率傳感器安裝于機床電氣柜中，計算機通過數據采集卡對磨削功率信號進行采集；

2)設定磨削區的最大溫升θ_m＝120℃，計算機根據下式進行邊界功率計算，確定對應的磨削功率邊界：

其中ω_w為工件角速度；b為磨削寬度；d_e為砂輪當量直徑；v_w為工件線速度；為磨削去除率；α為熱擴散率；k為熱導率；u₀為常數系數u₀，u₀＝0.45u_ch，u_ch為成屑比能；

3)計算機將步驟1)采集的實際磨削功率信號進行濾波處理后，與步驟2)計算所得磨削功率邊界進行對比，通過機床數控系統根據對比值，控制機床磨削進給速度，使實際磨削功率信號始終低于θ_m對應的磨削功率邊界的5％-15％，從而實現避免磨削加工過程燒傷現象。

所述磨削去除率的表達式為：

式中，τ表示為時間常數，n表示進給階段，磨削工序包括有：粗磨n＝1、半精磨n＝2、精磨n＝3和無火花光磨n＝4進給階段，粗磨進給速度為時，粗磨進給時間為t_rough＝t₁；半精磨進給速度為時，半精磨進給時間t_semi＝t₂-t₁；精磨進給速度為時，精磨進給時間t_finish＝t₃-t₂；光磨進給速度為時，光磨時間t_spark＝t₄-t₃。

本發明的有益效果在于：本發明基于功率信號的磨削燒傷監控方法,結合磨削功率模型與磨削去除率模型，充分考慮粗磨、半精磨、精磨、光磨等各階段的磨削功率信號大小，實現避免磨削加工過程燒傷現象。該方法易操作，有很強的實用性，對優化磨削工藝參數提高磨削加工質量有著重要意義。

附圖說明

圖1磨削加工示意圖；

圖2磨削區溫度熱模型示意圖；