[發明專利]一種數控磨床砂輪輪廓在位測量裝置、方法及光路調整方法

有效

• 申請號: 202110859892.0
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113500522B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 康仁科;李干;鮑巖;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;B24B53/06;G06T7/00;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/62
• 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

本發明提出一種數控磨床砂輪輪廓在位測量裝置、方法及光路調整方法，本發明砂輪修整和輪廓測量過程全程在數控磨床上進行，砂輪不需拆卸，避免了安裝誤差，提高測量精度的同時極大的提高了磨削的作業效率。通過本發明的光路調整方法提高了設備的調整精度和調整效率，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，且可用于靜態和動態測量，尤其適用于采用包絡磨削技術加工零件的砂輪。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，為砂輪磨削精度和使用壽命的提高提供了保障，對高精度工件的批量生產具有重要意義。

技術領域

本發明涉及精密超精密加工領域，尤其涉及一種數控磨床砂輪輪廓在位測量裝置、方法及光路調整方法。

背景技術

對于難加工金屬材料來說，磨削加工是一種能穩定保證加工質量的加工方式。其基本工藝流程是：首先利用材料成型技術加工工件毛坯，然后再利用固結磨料或游離磨料對毛坯進行精密、超精密磨削研磨及拋光處理等加工，使工件達到所要求的加工精度和加工質量，最終獲得合格的機械產品。相對于車削、銑削等其他常用機械加工方式，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。因此砂輪輪廓是工件精度能否得到保障的關鍵因素，砂輪的磨損狀況不僅代表砂輪的使用壽命，還與加工工件的質量密切相關，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。

但砂輪輪廓檢測尤為困難，因為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調整方式的不同而差別很大，若測量光路與待測表面夾角過大，則會使得觀測結果出現較大偏差，而對光路的調節較為復雜，獲得高精度的觀察光路尤為困難。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

根據上述提出的技術問題，而提供一種數控磨床砂輪輪廓在位測量裝置、方法及光路調整方法。本發明采用的技術手段如下：

一種數控磨床砂輪輪廓在位測量裝置，包括集成在數控磨床上的視覺測量部件、砂輪修整部件、砂輪驅動部件，所述視覺測量部件安裝在所述砂輪修整部件上方，所述砂輪修整部件安裝在數控磨床主軸右側，所述砂輪修整部件和主軸安裝在數控磨床Z軸導軌上，所述砂輪驅動部件安裝在數控磨床X軸導軌上，所述視覺測量部件、砂輪修整部件、砂輪驅動部件均在數控磨床運動范圍內，所述砂輪修整部件用于砂輪輪廓的修整，所述砂輪驅動部件用于驅動砂輪旋轉和在預設的行程內移動，所述視覺測量部件用于采集砂輪輪廓圖像。

進一步地，所述砂輪修整部件包括砂輪修整輪、砂輪修整軸、修整直線軸和修整回轉軸，所砂輪修整輪可拆卸地連接在砂輪修整軸上，所述砂輪修整軸連接在修整軸殼體上，修整軸殼體的底端固定連接在所述修整直線軸上，所述修整直線軸的底端轉動連接在所述修整回轉軸上，通過數控系統的修整軸控制器控制砂輪修整軸軸做旋轉運動，通過數控系統的直線軸控制器控制修整直線軸做直線運動，通過數控系統的回轉軸控制器控制修整回轉軸做旋轉運動，通過三者運動實現復雜型面砂輪的在線修整。

進一步地，所述視覺測量部件包括安裝底座、視覺平臺、平行背光光源，所述視覺平臺通過所述安裝底座安裝在所述砂輪修整部件上方，所述視覺平臺包含工業相機和遠心鏡頭，所述工業相機和遠心鏡頭通過螺紋連接，所述工業相機位于遠心鏡頭正上方，所述遠心鏡頭位于砂輪觀測位正上方，所述平行背光光源安裝在砂輪修整部件的旋轉平臺中孔上。

進一步地，所述工業相機與所述安裝底座之間設有調整滑臺，所述調整滑臺用于調整測量角度，所述調整滑臺上還設有用于調整測量視野在X軸的位置的視覺測量部件X軸微調旋鈕，所述調整滑臺上還設有用于調整測量焦距及視野在Y軸的位置的視覺測量部件Y軸微調旋鈕，通過所述視覺測量部件X軸微調旋鈕、視覺測量部件Y軸微調旋鈕、調整滑臺可以實現視覺測量部件的三自由度調節，從而使得所述工業相機、遠心鏡頭、砂輪觀測位、平行背光光源四者同軸，其中所述砂輪檢測位中心與砂輪修整部件的回轉中心同心。