CN106041737B - 平面磨削有效切深在线测量方法 - Google Patents

平面磨削有效切深在线测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106041737B
CN106041737B CN201610364115.8A CN201610364115A CN106041737B CN 106041737 B CN106041737 B CN 106041737B CN 201610364115 A CN201610364115 A CN 201610364115A CN 106041737 B CN106041737 B CN 106041737B
Authority
CN
China
Prior art keywords
acoustic emission
emission signal
signal value
grinding
workpiece
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610364115.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106041737A (zh
Inventor
姜晨
吴涛
程金义
王鹏
郝宇
陆葳坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
University of Shanghai for Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Shanghai for Science and Technology filed Critical University of Shanghai for Science and Technology
Priority to CN201610364115.8A priority Critical patent/CN106041737B/zh
Publication of CN106041737A publication Critical patent/CN106041737A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106041737B publication Critical patent/CN106041737B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/003—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation involving acoustic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

本发明涉及一种平面磨削有效切深在线测量方法，首先将声发射传感器安装在机床加工区域，测量平面磨削稳定状态的声发射信号值，然后以声发射信号呈指数下降趋势计算出系统时间常数；最后推导出有效切深量与砂轮弹性退让量的比例，计算磨削临界时间及工件有效切深量。用声发射传感器进行数据测量，声发射传感器可以安装在加工区域的任何位置，克服目前由于位移传感器测量所带来的缺陷，有效简化精密零件的加工工艺流程，降低加工成本，提高整个工艺流程效率。

Description

平面磨削有效切深在线测量方法
技术领域
本发明涉及一种测量技术，特别涉及一种平面磨削有效切深在线测量方法。
背景技术
磨削是一种精加工方法，磨削的加工工艺和加工效率决定了最终的加工精度。其中平面磨削是零件的一种重要加工方法，获得的表面质量好，精度高。在平面磨削加工过程中，机床的加工精度以及操作者的技术水平主要决定了磨削质量和效率，而目前在进行平面磨削加工过程中，工件的实际切深往往依赖于位移传感器的测量，位移传感器的安装位置也决定了其测量的精度，为提高和改善平面磨削加工工艺流程，会对加工过程工件的尺寸精度进行实时在线测量。目前，主要的在线测量方法是将位移传感器安装在平面磨床的相应位置，尽可能的靠近工件，实时测量工件的切削变化量。而这些限制因素使得工件在实际生产过程中效率较低，增大了加工成本。
发明内容
本发明是针对平面磨削实际切深依赖位移传感器的测量，测量效率低的问题，提出了一种平面磨削有效切深在线测量方法，通过采集的声发射信号计算实现磨削过程中有效切深与砂轮弹性退让的比例关系，在线快速获得工件的尺寸信息。
本发明的技术方案为：一种平面磨削有效切深在线测量方法，具体包括如下步骤：
1)稳定磨削状态声发射信号值测定：安装工件、声发射传感器，进行加工操作，重复实验n次，记录每次稳定状态声发射信号，值记为AEn；
2)根据稳定磨削状态声发射信号值AEn呈现指数衰减，求取平面磨削时间常数τ；
3)根据公式计算出有效切深与砂轮弹性退让的比例ts为达到稳定磨削阶段的临界时间，即从砂轮接触到工件时开始，到工件产生弹性退让结束的时间；t为磨削时间；
带入平面磨削有效切深表达式计算出工件有效切深，fd为公称进给量。
所述步骤1)稳定磨削状态声发射信号值测定具体步骤如下：
首先实验在立式平面磨床上进行，将工件固定在工作台上，与工作台相连的矩形电磁吸盘供电吸合，声发射传感器安装在工作台侧面，用于测量稳定磨削阶段声发射信号值，试磨非基准面，进行对刀操作；
然后以切深ag1进行一次平端面试加工，砂轮进行基准面往复切削，将基准面进行平整，检验所有部件安装和操作；
最后进行加工操作，测定稳定磨削状态声发射信号值：
砂轮从起刀点M以恒速vd，切深ag2进给切削，当砂轮接触到工件一段时间后进入稳定状态，测量稳定磨削状态声发射信号值，对所有采样点求平均值，该值作为稳定状态声发射信号值记为AE1，当刀具离开工件回到起刀点M，完成第一次实验过程，重复实验过程，往复进行n次实验，记录对应的声发射信号值记AEn。
本发明的有益效果在于：本发明平面磨削有效切深在线测量方法，用声发射传感器进行数据测量，声发射传感器可以安装在加工区域的任何位置，克服目前由于位移传感器测量所带来的缺陷，有效简化精密零件的加工工艺流程，降低加工成本，提高整个工艺流程效率。
附图说明
图1为本发明平面磨削有效切深在线测量方法步骤流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的平面磨削有效切深量检测步骤包括：
(1)稳定磨削状态声发射信号值测定：
1)安装工件、声发射传感器，进行对刀操作：
首先实验在立式平面磨床上进行，将光学玻璃(工件)固定在工作台上，与工作台相连的矩形电磁吸盘供电吸合。声发射传感器安装在工作台侧面，用于测量稳定磨削阶段声发射信号值。试磨非基准面，进行对刀操作。
2)进行平端面操作：
以切深ag1进行一次平端面试加工，砂轮进行基准面往复切削，将基准面进行平整。检验所有部件安装和操作。
3)进行加工操作，测定声发射信号值：
砂轮从起刀点M以恒速vd，切深ag2进给切削，当砂轮接触到工件一段时间后进入稳定状态，测量稳定磨削状态声发射信号值，对所有采样点求平均值，该值作为稳定状态声发射信号值记为AE1，当刀具离开工件回到起刀点M，完成第一次实验过程。第二次实验砂轮同样从起刀点M以恒速vd，切深ag2进给切削，测得稳定状态声发射信号值记为AE2，完成第二次实验过程。以此类推，往复进行16次实验，实验次数记为n，对应的声发射信号值记AEn。
(2)平面磨削时间常数：
根据稳定磨削状态声发射信号值AEn呈现指数衰减:
AEn＝AE1e (-n/τ) (1)
时间常数τ通过使用加权的最小均方差算法实现，计算公式：
式中wn是在给定的实验次数内，施加在采集数据值的加权函数。假定噪声干扰是近似恒定的幅值，并且存在于整个衰变周期内，采用线性声发射信号值确定加权函数为计算获得wn。
(3)工件有效切深量计算:
由于在平面磨削加工过程中，磨床弹性变形造成砂轮与工件接触产生弹性退让y(t)，实际进给量fd(t)小于公称进给量fd(fd＝vdt)，vd为进给速度，
公称进给量即为：
fd＝vdt＝fd(t)+y(t) (3)
令有效切深与弹性退让的比例
式中t为磨削时间；为实际进给量变化速度。
将公式(3)带入公式(4)得：
由公式(3)和公式(4)，得：
该微分方程的解为：fd(t)＝vd[t-τ(1-e-t/τ)] (6)
对公式(6)求导带入公式(5)得：
其中ts为达到稳定磨削阶段的临界时间，即从砂轮接触到工件时开始，到工件产生弹性退让结束的时间。从砂轮接触工件开始后每隔0.1秒，实时测量并计算0.1秒内声发射信号值的变化梯度，设定阈值Tshreshold，当梯度值小于阈值时即达到稳定磨削状态，该段时间即为临界时间ts。
由公式(3)和公式(4)推导得平面磨削有效切深表达式为：
将实验次数n和对应的声发射信号值带入公式(2)计算出系统时间常数，再带入公式(7)计算出有效切深与砂轮弹性退让的比例，最后带入公式(8)计算出工件有效切深。
以下为本发明的一个实施例：
(1)首先将光学玻璃表面进行平整，以切深ag1进行试加工。砂轮以恒定速度vd，切深ag2进给磨削工件表面，当砂轮接触工件一段时间进入稳定状态，测量出第一次磨削过程中稳定状态声发射信号值AE1为1.23，第二次磨削过程中稳定状态声发射信号值AE2为1.14。
(2)磨削系统时间常数计算
将声发射信号值，带入公式(2)，得到磨削系统时间常数τ＝2.78s。
(3)有效切深量计算
阈值Tshreshold设定为0.05秒，当相邻时间段梯度值小于阈值时测得该段时间为15.4s，即临界时间ts为15.4s,带入公式(7)得I＝4.55。当公称进给量fd＝20um，带入公式(9)得有效切深为16.4μm。

Claims (2)

1.一种平面磨削有效切深在线测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)稳定磨削状态声发射信号值测定：安装工件、声发射传感器，进行加工操作，重复实验n次，记录每次稳定状态声发射信号，值记为AEn；
2)根据稳定磨削状态声发射信号值AEn呈现指数衰减，求取平面磨削时间常数τ，具体步骤如下：
根据稳定磨削状态声发射信号值AEn呈现指数衰减:
AEn＝AE1e (-n/τ) (1)
时间常数τ通过使用加权的最小均方差算法实现，计算公式：
<mrow> <mi>&amp;tau;</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>&amp;Sigma;w</mi> <mi>n</mi> </msub> <msup> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> <mrow> <msub> <mi>&amp;Sigma;w</mi> <mi>n</mi> </msub> <mi>n</mi> <mi> </mi> <msub> <mi>log</mi> <mi>e</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>AE</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>/</mo> <msub> <mi>AE</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
式中AE1为第一次实验稳定状态声发射信号值，wn是在给定的实验次数内，施加在采集数据值的加权函数；假定噪声干扰是近似恒定的幅值，并且存在于整个衰变周期内，采用线性声发射信号值确定加权函数为wn＝AEn 2,计算获得wn；
3)根据公式计算出有效切深与砂轮弹性退让的比例I，ts为达到稳定磨削阶段的临界时间，即从砂轮接触到工件时开始，到工件产生弹性退让结束的时间；t为磨削时间；
带入平面磨削有效切深表达式计算出工件有效切深，fd为公称进给量。
2.根据权利要求1所述平面磨削有效切深在线测量方法，其特征在于，所述步骤1)稳定磨削状态声发射信号值测定具体步骤如下：
首先实验在立式平面磨床上进行，将工件固定在工作台上，与工作台相连的矩形电磁吸盘供电吸合，声发射传感器安装在工作台侧面，用于测量稳定磨削阶段声发射信号值，试磨非基准面，进行对刀操作；
然后以切深ag1进行一次平端面试加工，砂轮进行基准面往复切削，将基准面进行平整，检验所有部件安装和操作；
最后进行加工操作，测定稳定磨削状态声发射信号值：
砂轮从起刀点M以恒速vd，切深ag2进给切削，当砂轮接触到工件一段时间后进入稳定状态，测量稳定磨削状态声发射信号值，对所有采样点求平均值，该值作为稳定状态声发射信号值记为AE1，当刀具离开工件回到起刀点M，完成第一次实验过程，重复实验过程，往复进行n次实验，记录对应的声发射信号值记AEn。
CN201610364115.8A 2016-05-27 2016-05-27 平面磨削有效切深在线测量方法 Active CN106041737B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610364115.8A CN106041737B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 平面磨削有效切深在线测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610364115.8A CN106041737B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 平面磨削有效切深在线测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106041737A CN106041737A (zh) 2016-10-26
CN106041737B true CN106041737B (zh) 2018-01-26

Family

ID=57174933

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610364115.8A Active CN106041737B (zh) 2016-05-27 2016-05-27 平面磨削有效切深在线测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106041737B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6909598B2 (ja) * 2017-03-13 2021-07-28 光洋機械工業株式会社 平面研削方法及び平面研削装置
CN110405627A (zh) * 2019-08-10 2019-11-05 哈尔滨工业大学 一种基于声发射监测的金刚石刀具圆弧波纹度控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6128547A (en) * 1996-10-07 2000-10-03 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Machine control gage system
CN202147217U (zh) * 2011-06-28 2012-02-22 上海三一精机有限公司 检测磨床加工状态的监控系统
CN105345663A (zh) * 2015-11-25 2016-02-24 厦门理工学院 一种可实时监控磨削工况的砂轮装置
CN205111585U (zh) * 2015-11-25 2016-03-30 厦门理工学院 一种可实时监控磨削工况的砂轮装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0622787B2 (ja) * 1988-09-30 1994-03-30 株式会社岡本工作機械製作所 内面研削条件設定方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6128547A (en) * 1996-10-07 2000-10-03 Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Machine control gage system
JP3143894B2 (ja) * 1996-10-07 2001-03-07 株式会社コンドウ 定寸装置
CN202147217U (zh) * 2011-06-28 2012-02-22 上海三一精机有限公司 检测磨床加工状态的监控系统
CN105345663A (zh) * 2015-11-25 2016-02-24 厦门理工学院 一种可实时监控磨削工况的砂轮装置
CN205111585U (zh) * 2015-11-25 2016-03-30 厦门理工学院 一种可实时监控磨削工况的砂轮装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106041737A (zh) 2016-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106216745B (zh) 一种可实时监测刀具磨损的激光加热辅助铣削装置
CN104990503B (zh) 一种基于激光位移传感器的砂轮外圆跳动检测方法
CN108942409A (zh) 基于残差卷积神经网络的刀具磨损量的建模和监测方法
Liu et al. On-line chatter detection using servo motor current signal in turning
CN107350900B (zh) 一种基于断屑时间提取的刀具状态监测方法
CN106041737B (zh) 平面磨削有效切深在线测量方法
CN106002490B (zh) 基于刀位轨迹和冗余剔除的铣削工件粗糙度监测方法
CN104932426B (zh) 声发射飞刀切削微结构对刀装置及方法
CN103659602A (zh) 数据融合技术检测外圆磨削表面粗糙度的方法及其装置
US11850698B2 (en) Automatic knife sharpening machine with sharpness detection
CN206066100U (zh) 数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置及控制系统
CN102896557A (zh) 一种车铣复合加工切削力测量方法
CN106112713A (zh) 数控深孔内圆磨床测量监控加工一体化装置及控制系统
CN106168497A (zh) 一种硬态车削机床稳定性综合检测系统
CN105861811A (zh) 一种振动时效效果的在线定量化评价系统及方法
CN105710782A (zh) 基于时间常数的切入磨削接触刚度测量方法
CN112798453B (zh) 一种多传感器信息融合的砂带磨损检测方法
CN114888635B (zh) 一种刀具状态监测方法
CN109357826B (zh) 一种车削刀具-工件非线性振动系统耦合特征的研究方法
CN110605663A (zh) 基于时间常数的切入式磨削砂轮钝化预测方法
CN215998861U (zh) 一种铣削刀具变形在线测量装置
CN114235043A (zh) 外圆磨削颤振识别与尾架顶尖力在线监控测量装置及方法
CN105738281A (zh) 一种球形磨头预修硬脆试件的单颗磨粒连续划擦干涉行为测试方法
CN108372122B (zh) 一种薄片砂轮自动检测与分拣方法及装置
CN105717043B (zh) 一种球形磨头预修黑色金属试件的单颗磨粒连续划擦干涉行为测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant