[實用新型]基于磨削阻力矩實時測量的砂輪磨損在線監測裝置

有效

• 申請號: 201820723348.7
• 申請日: 2018-05-15
• 公開（公告）號: CN208621219U
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 周煉;韋前才;袁志剛;趙世杰;李潔;陳賢華;謝瑞清;張清華;王健;劉民才;許喬
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01B7/02
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 蒲敏

本實用新型提供一種基于磨削阻力矩實時測量的砂輪磨損在線監測與報警裝置，包括電流傳感器、電壓傳感器、數據采集轉換系統、工業PC機、聲光報警器、主軸轉速傳感器、進給速度傳感器和網絡傳輸系統。本實用新型通過對數控系統運行參數的讀取，獲得光學元件的磨削加工工藝參數，通過對光學元件磨削加工過程中，機床主軸伺服電流、電壓的測量，獲得主軸的有功功率，結合對主軸轉速的測量，得到磨削過程中砂輪受到的磨削阻力矩，從而間接反映在當前磨削工藝條件下砂輪的磨損狀態。當磨削阻力矩大于該工藝條件下設定的報警閾值時，發出聲光報警，提醒操作人員及時更換或修整砂輪。

技術領域

本實用新型涉及光學超精密加工的智能監測與控制領域，特別涉及一種磨削砂輪磨損狀態的在線監測識別裝置。

背景技術

砂輪作為超精密磨削加工的刀具，其磨損狀態對元件的加工質量有重要影響，尤其是在脆硬光學材料的超精密磨削加工方面。脆硬光學材料超精密磨削的金剛石砂輪的磨損形式主要表現為磨粒磨耗磨損，砂輪磨損后，材料的微觀去除機理發生變化，同時也導致磨削力的增加，這直接影響了光學元件的加工精度與亞表面缺陷質量。為批量獲得質量穩定的光學元件，需要對磨削過程中的砂輪磨損狀態進行實時監測，當磨損超過預設閾值后，需要及時對砂輪進行更換或修整，恢復其加工性能。

CN106826565A公布了一種利用磨削力監控砂輪磨損與磨削燒傷的方法，該方法通過實時采集磨削力信號的離散時間序列，并通過時域頻域分析，獲得磨削力信號的峭度、波形指標、峰值指標、脈沖指標等重要特征參數，識別砂輪的不同磨損程度，并控制磨削燒傷。對于大口徑光學元件的超精密加工過程砂輪磨損的在線監測，需要使用大尺寸、高精度的多通道測力儀器，成本較高，在批量化制造領域中推廣應用存在一定的局限性。

CN105215852A公開了一種砂輪磨損及G比率的測量裝置與方法，利用聲發射信號在線監測系統，檢測砂輪的磨損狀態，并且當磨損狀態信號超過計算機預設定閾值時，發出報警信號。該裝置利用聲發射信號，定性地獲取砂輪的磨損狀態，由于在磨削過程中環境干擾信號的存在，使得測量結果的精確度不足，在微量切削的超精密光學加工領域難以進行推廣。

CN104476398A公開了一種數控臥軸平面磨床砂輪磨損動態補償方法，通過測量主軸(磨頭)電機用于磨削的有功功率，間接計算出砂輪的磨損量，實現數控臥軸平面磨床砂輪磨損動態補償。該實用新型針對的是砂輪徑向幾何尺寸磨損的間接測量，磨床主軸有功功率受加工參數等的影響，在使用之前需要用戶按實際情況輸入砂輪磨損系數k。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基于主軸磨削阻力矩實時測量的砂輪磨損在線監測裝置，可提高大口徑脆硬光學元件超精密磨削加工質量及其穩定性。

本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是：基于磨削阻力矩實時測量的砂輪磨損在線監測裝置，包括電流傳感器、電壓傳感器、數據采集轉換系統、工業PC機、聲光報警器、主軸轉速傳感器、進給速度傳感器和網絡傳輸系統；其中，

所述電流傳感器測量磨削機床的主軸伺服電機運轉過程中的輸入電流，并將測得的模擬信號通過網絡傳輸系統傳遞至數據采集轉換系統；

所述電壓傳感器測量磨削機床的主軸伺服電機運轉過程中的輸入電壓，并將測得的模擬信號通過網絡傳輸系統傳遞至數據采集轉換系統；

所述主軸轉速傳感器測量光學元件加工過程中的主軸的轉速，并將測得的模擬信號通過網絡傳輸系統傳遞至數據采集轉換系統；

所述進給速度傳感器測量光學元件加工過程中的X軸伺服電機的旋轉速度，并將測得的模擬信號通過網絡傳輸系統傳遞至數據采集轉換系統，經數據采集轉換系統轉換為工作臺的實際進給速度；

所述數據采集轉換系統對所測得的數據進行存儲，并轉換為數字信號傳輸至工業PC機；