[發明專利]外圓切入磨削進給過程的工件半徑在線檢測方法

有效

• 申請號: 201210385217.X
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102873638A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 姜晨;李郝林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B24B49/04
• 分類號: B24B49/04
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

1.一種外圓切入磨削進給過程的工件半徑在線檢測方法，其特征在于，步驟包括：

（1）穩定狀態聲發射信號RMS值測定

首先進行一次試加工，當砂輪接觸工件一段時間后進入穩定磨削狀態，測量穩定磨削狀態時聲發射RMS信號，對所有采樣點求平均值，該值作為穩定狀態聲發射RMS信號，從而獲得穩定系數K_s值；

（2）磨削系統時間常數計算

①進行第二次試加工，當聲發射RMS信號由初始狀態持續提高時，表示砂輪接觸到工件，記錄提高起點時刻為磨削開始時間T_start；

②每隔一段時間T_interval實時測量該時間段內聲發射RMS信號的變化梯度????????????????????????????????????????????????，結合穩定系數K_s值，利用獲得該段時間τ的計算值τ_i，i為計算的次數；

③將τ_i與本次計算開始時刻的磨削時間T_interval×i秒進行比較，將它們相減并取絕對值，然后將絕對差值與預先給定的閾值進行比較，當絕對差值大于給定閾值時，重復進入第②步，當絕對差值小于等于給定閾值時，則本次計算求的τ_i值即為最終的磨削系統時間常數值τ；

（3）實時工件半徑變化量計算

進入正式磨削加工，以聲發射RMS信號從初始信號狀態持續提高為加工開始標志，獲得當前的磨削時間t代入到工件半徑變化公式，在線計算出工件半徑變化量Δr，再由工件原始半徑值，實時獲得當前工件的半徑值。

2.根據權利要求1所述的外圓切入磨削進給過程的工件半徑在線檢測方法，其特征在于：上述穩定狀態聲發射信號RMS值測定開始前，將磨削檢測的聲發射原始信號轉換為均方根RMS信號AE_RMS，其表達式為：

?????????????????(1)（公式中AE斜體）

上式中V——聲發射原始信號；

ΔT——時間窗口周期。

3.根據權利要求1所述的外圓切入磨削進給過程的工件半徑在線檢測方法，其特征在于：磨削系統時間常數τ的具體計算步驟如下：

①外圓切入式磨削中，法向磨削力可表示為：

???????????????????????(2)

上式中a——工件每轉的進給長度；

k_c——磨削力系數；

——工件半徑的減少量；

n_w——工件轉速；

對外圓切入式磨削有系統控制公式：

???????????????????????????(3)?

上式中——砂輪數控指令進給速度；

τ——磨削系統時間常數；

②聲發射RMS信號與法向磨削力成近似比例關系：

????????????????????????(4)

上式中AE_RMS——聲發射RMS信號；

k_ae——聲發射RMS信號與磨削力的比例系數；

③磨削進給階段，對公式（3）進行求解，可得工件半徑相對時間變化的表達式：

???????????????????(5)

將公式（5）代入公式（2），可獲得法向磨削力相對于理論進給速度、工件轉速ω_w、磨削力系數k_c和磨削系統時間常數τ的表達式：

??????????????????????(6)

將公式（6）代入公式（4）獲得聲發射RMS信號的表達式：

????????????????????????(7)

④對公式（7）進行變換：

????????????????(8)

?????(9)

由公式（8）可知，當磨削時間t遠大于時間常數τ時，聲發射信號RMS進入穩定狀態，這時AE_RMS等于穩定系數K_s，那么K_s的大小即為穩定狀態后的聲發射RMS信號；

⑤在磨削時間t正好等于磨削系統時間常數τ的時刻，利用公式（9）計算出時間常數τ的大小；具體方法為，在進給階段開始后每隔一段時間T_interval，先測量并計算出該時間段內聲發射RMS信號變化梯度，結合穩定系數K_s值，再利用公式（9）進行一次磨削系統時間常數的計算，獲得該次計算值τ_i，并比較所計算出的τ_i與當前磨削時間t是否相等，即用它們的差值絕對值是否小于預先設定的閾值T_threshold來判定，當絕對差值小于閾值時，則該時間段計算的τ_i值即為最終的磨削系統時間常數大小τ，否則T_interval時間后，進入下一個計算周期重復上述過程計算下一個磨削系統時間常數計算值τ_i+1，

閾值T_threshold大小的設定不低于磨削系統時間常數的精度要求。