[發明專利]一種用于數控磨床的砂輪輪廓在位測量裝置及方法

有效

• 申請號: 202110858458.0
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113524039B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 鮑巖;康仁科;李干;張園;董志剛
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B24B49/12
• 分類號: B24B49/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

本發明提供一種用于數控磨床的砂輪輪廓在位測量裝置及方法。本發明包括激光傳感器、砂輪驅動部件、數控磨床，激光傳感器安裝在磨床主軸的右側，并與數控磨床的控制裝置相連，數控磨床的控制系統包括坐標存儲模塊和數據處理模塊，砂輪驅動部件基于控制系統發出的指令行進或停止，坐標存儲模塊用于存儲當前機床坐標以及砂輪移動過程中的觸發點坐標，激光傳感器用于采集砂輪邊緣輪廓點信息，數據處理模塊用于基于激光傳感器采集的信息計算砂輪圓弧圓心在數控系統中的坐標，通過磨削作業不同階段中砂輪圓弧半徑的數值變化，得到砂輪的使用情況。采用非接觸式在位測量法，通過數控磨床的在位集成提高了測量精度和測量效率，極大的提高了數據的可信度。

技術領域

本發明涉及精密超精密加工領域，尤其涉及一種用于數控磨床的砂輪輪廓在位測量裝置及方法。

背景技術

磨削加工是一種能穩定保證加工質量的加工方式，磨削加工得到的工件加工精度高、加工質量好，這也使得磨削常被用于精加工或工藝過程中的最后一道工序。磨削加工過程中，工件精度主要依賴于砂輪的輪廓精度，砂輪輪廓精度變化情況不僅與加工工件的表面質量密切相關，還直接反映了砂輪的使用壽命，在磨削加工過程中適時對砂輪輪廓進行檢測，可以及時判斷砂輪是否需要修整、補償或更換，保證工件的加工質量。

復雜曲面砂輪輪廓檢測極為困難，由于砂輪表面遍布眾多磨粒，接觸式測量會磨損探頭，非接觸式測量法的測量精度由于測量方法和設備不同而差別很大，目前尚無普遍適用的高精度高質高效在機檢測方法，工件的質量得不到保證，存在廢品率高、加工效率低、加工周期長的問題，不能適應大批量零件加工的需求。

目前國內外對盤形砂輪單一直徑測量方法的研究較為成熟，而對球面砂輪如圓弧形、球形以及異形砂輪等復雜輪廓砂輪的輪廓測量方法研究較少，且測量精度較差。

發明內容

本發明旨在克服現有砂輪輪廓接觸式測量法容易磨損探頭、測量效率低，非接觸式測量法受測量方法和測量設備影響較大，復雜型面砂輪輪廓難以測量且測量精度差的技術缺陷與不足，面向生產需求和數控磨床復雜型面砂輪輪廓的精密高效高質量的在機測量需求，發明了一種用于數控磨床的砂輪輪廓在位測量裝置及方法，利用激光傳感器實現復雜曲面砂輪輪廓的在機測量。該方法可廣泛應用于砂輪輪廓的高精度測量中，克服了復雜輪廓砂輪測量效率低、測量精度差等缺陷和不足，為砂輪的磨削精度和使用壽命的提高提供保障，對指導實際的生產加工具有重要意義。本發明采用的技術手段如下：

一種用于數控磨床的砂輪輪廓在位測量裝置，包括激光傳感器、砂輪驅動部件、數控磨床，所述激光傳感器安裝在磨床主軸的右側，并與數控磨床的控制裝置相連，所述數控磨床的控制系統包括坐標存儲模塊和數據處理模塊，所述砂輪驅動部件基于控制系統發出的指令行進或停止，所述坐標存儲模塊用于存儲當前機床坐標以及砂輪移動過程中的觸發點坐標，所述激光傳感器用于采集砂輪邊緣輪廓點信息，所述數據處理模塊用于基于激光傳感器采集的信息計算砂輪圓弧圓心在數控系統中的坐標，通過磨削作業不同階段中砂輪圓弧半徑的數值變化，得到砂輪的使用情況。

進一步地，所述砂輪驅動部件安裝在數控磨床X軸導軌上，所述激光傳感器通過轉接板安裝在所述數控磨床主軸右側，所述激光傳感器和數控磨床主軸安裝在數控磨床Z軸導軌上，所述激光傳感器、數控磨床主軸和砂輪驅動部件均在數控磨床運動范圍內。

本發明還公開一種用于數控磨床的砂輪輪廓在位測量方法，包括如下步驟：

步驟1、安裝激光傳感器，使用標準棒對激光傳感器進行標定，確定激光傳感器中點在數控磨床坐標中的精確位置；

步驟2、安裝待測砂輪，將砂輪軸心移動至待測量中心位置，基于激光傳感器反饋的信息得到砂輪長度和半徑最大值，并將該數值存儲于機床數控系統；

步驟3、選取多個砂輪輪廓待測點，逐個對砂輪輪廓待測點進行坐標采集，根據各測量點坐標采用最小二乘法擬合出測量點圓弧輪廓，根據砂輪圓弧起止點坐標求得圓弧對應的圓心角、圓心坐標及圓弧半徑。