CN110303432B

CN110303432B - 一种复杂型面超硬砂轮圆跳动检测装置及方法

Info

Publication number: CN110303432B
Application number: CN201910644945.XA
Authority: CN
Inventors: 冯克明; 赵金坠
Original assignee: Zhengzhou Research Institute for Abrasives and Grinding Co Ltd
Current assignee: Zhengzhou Research Institute for Abrasives and Grinding Co Ltd
Priority date: 2019-07-17
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2020-06-30
Anticipated expiration: 2039-07-17
Also published as: CN110303432A

Abstract

本发明公开了一种复杂型面超硬砂轮圆跳动检测装置及方法，检测装置包括基准座，所述基准座内部安装有可相对基准座进行沿复杂型面超硬砂轮轴向移动和径向移动的滑动平台，滑动平台和基准座之间安装有浮动机构，所述滑动平台外部设有测量滑动平台沿复杂型面超硬砂轮轴向移动和径向移动的测试仪器，所述滑动平台上安装有与复杂型面超硬砂轮配合安装的标准样轮；本发明综合、全面、准确、快捷地反映复杂型面超硬砂轮的二维跳动状况，对于复杂型面超硬砂轮进行修整，提供相关参考从而提高工件的精度。

Description

一种复杂型面超硬砂轮圆跳动检测装置及方法

技术领域

本发明涉及砂轮检测技术领域，特别涉及一种复杂型面超硬砂轮圆跳动检测装置及方法。

背景技术

圆跳动是指被测要素绕基准轴线回转一周时，在给定方向上测得的最大与最小变动之差，可反映待测零件或部位的表面形状误差和位置误差，在机械工程中应用很广。对于普通磨料（刚玉、碳化硅）砂轮，由于磨料的硬脆特性以及其硬度远低于修整工具（金刚石）硬度，砂轮表面修整相对比较容易，修整后砂轮表面磨粒等高性好、形位精度好，砂轮表面圆跳动无需进一步检测。

对于超硬磨料砂轮，由于超硬磨料硬度高、耐磨性好，砂轮即使经过修整其表面也难以达到理想状态。为了科学、合理地评判超硬砂轮表面质量，圆跳动是评价砂轮表面精度的主要指标。为此，国内外学者及工程技术人员近年来开发了许多砂轮跳动检测标准、方法或装置，如GBT 23537-2009超硬制品限偏差和圆跳动公差、JJF 1004–2018砂轮圆跳动仪校准规范、201010615262.0、201410365329.8、201610129826.7、201510419556.9、201610652998.2、201210035464.7等。但是，这些方法及装置只能用于砂轮端面、外圆面、内圆面、锥面等相对简单的一维母线圆跳动检测，不适于成型砂轮磨削用复杂型面（二维母线）砂轮的圆跳动检测，严重影响到型面砂轮制造技术的进步，制约着复杂、精密零部件制造技术的提高，长期困扰着相关工程技术人员。

中国发明一种砂轮外圆跳动检测方法，授权公告号为：CN104175221B，授权公告日为：2017.01.04，本发明涉及砂轮检测技术领域，特别设计一种砂轮外圆跳动检测方法，该砂轮外圆跳动检测步骤包括：1）将砂轮装配在旋转轴上，2）在砂轮的径向一侧设定测量仪器，在测量仪器与砂轮的外圆面之间设置一个过渡件，过渡件导向装配在一个导向支架上，其一端与被检测砂轮的外圆面接触，另一端与测量仪器的触头接触，测量仪器的触头、被检测砂轮的旋转中心和过渡件与砂轮的切点位于同一直线上，其中过渡件与砂轮外圆面的接触状态为线接触，砂轮外圆跳动可通过过渡件传递到测量仪器上，3)驱使旋转轴转动，通过测量仪器检测砂轮外圆跳动，该方法可实现对砂轮外圆的精确检测。以上检测方法只能用于砂轮端面、外圆面、内圆面、锥面等相对简单的一维母线圆跳动检测，针对复杂型面砂轮的检测则不能完成。

中国实用新型一种砂轮外圆跳动在位检测装置，授权公告号为：CN204736093U，授权公告日为：2015.11.04，本实用新型公开一种砂轮外圆跳动在位检测装置，主要包括机架、弹性悬臂和位移传感器，弹性悬臂一端固定在机架上，另一端悬空并设有用于与砂轮外圆接触的接触头，位移传感器设于机架上以对弹性悬臂的变形位移进行检测；本实用新型砂轮外圆跳动在位检测装置对在位的砂轮其外圆进行检测时，接触头在弹性悬臂的弹性压力作用下紧贴于砂轮外圆面，缓慢旋转砂轮，砂轮外圆跳动起伏通过接触头变换成弹性悬臂的位移变形，由位移传感器检测弹性悬臂的位移变形，通过信号显示分析可最终显示检测结果，检测过程简单、可靠，实现了对砂轮外圆跳动进行高效又准确的在线检测效果。以上检测装置通过弹性悬臂的位移变形实现对砂轮外圆跳动的检测，但是检测的是砂轮外圆一维跳动，对于复杂型面砂轮的检测则不能胜任。

发明内容

本发明为解决以上问题所采取的技术方案是：

一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，包括基准座，所述基准座内部安装有可相对基准座进行沿复杂型面超硬砂轮轴向移动和径向移动的滑动平台，滑动平台和基准座之间安装有浮动机构，所述滑动平台外部设有测量滑动平台沿复杂型面超硬砂轮轴向移动和径向移动的测试仪器，所述滑动平台上安装有与复杂型面超硬砂轮配合安装的标准样轮。

优选的，所述浮动机构包括滑动平台和基准座之间安装的轴向浮动簧和径向浮动簧，轴向浮动簧沿复杂型面超硬砂轮轴向安装在滑动平台两侧，径向浮动簧沿复杂型面超硬砂轮径向安装在滑动平台底侧。

优选的，所述测试仪器包括滑动平台外部安装的轴向位移传感器和径向位移传感器；所述轴向位移传感器沿复杂型面超硬砂轮轴向安装在滑动平台两侧，轴向位移传感器测量端接触滑动平台两侧面；径向位移传感器沿复杂型面超硬砂轮径向安装在滑动平台底侧，径向位移传感器测量端接触滑动平台底侧面。

优选的，所述标准样轮与滑动平台通过定位机构连接，定位机构包括同轴且间隔设置的两个顶紧部件，顶紧部件的顶紧端相对设置，顶紧部件之间安装标准样轮。

优选的，所述顶紧部件为顶针。

优选的，所述标准样轮的型面和复杂型面超硬砂轮磨削工件的型面相同，与复杂型面超硬砂轮型面相反，标准样轮上设有定位基准。

优选的，所述定位基准为双中心孔。

8.一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测方法，包括以下步骤：

a.制作标准样轮，采用硬质材料制作配合复杂型面超硬砂轮的标准样轮，根据磨削零件图纸、技术要求，确定标准样轮的几何精度和形位精度；

b.调整检测装置，将复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置放置在磨床工作台上，确定标准样轮双中心孔为定位基准，将标准试样安装于定位机构的相对顶针之间，在确保标准样轮的轴线与相对顶针轴线同轴，且与磨床主轴线相互平行，高度相同，然后固定检测装置；

c.对接复杂型面超硬砂轮与标准样轮，启动磨床，使复杂型面超硬砂轮缓慢移动切入，在确保标准样轮与复杂型面超硬砂轮的型面特征部位相配、正确稳合，检测装置双向受力大小适中、平衡状态时，对接完成；

d.安装调试测试仪器，在滑动平台外部的分别沿复杂型面超硬砂轮轴向和径向的测试仪器，并对测试仪器调试进行归零，使其处于正常准备测试状态；

e.测试，手动驱动复杂型面超硬砂轮低速平稳旋转，在复杂型面超硬砂轮旋转一周范围内，通过测试仪器分别提取标准样轮轴向位移X、径向位移Y的最大变化值，即是复杂型面超硬砂轮沿轴向、径向的跳动值Tx、Ty；

f.评定，复杂型面超硬砂轮表面整体状况可根据该砂轮磨削零件图纸、技术要求、各面重要程度等选取不同的权重，计算的复杂型面超硬砂轮的总跳动值T=k₁*Tx+k₂*Ty，其中k为权重，k₁+k₂=1，或者，总跳动值T采用勾股合成计算，总跳动 T=（Tx²+Ty²）^1/2，则可以计算出复杂型面超硬砂轮的圆跳动数据，这样完成测试，得出该复杂型面超硬砂轮的表面整体状况。

优选的，所述步骤b中，调整测试相对的顶针的轴线与标准样轮的轴线的同轴度不大于0.01mm，标准样轮的轴线与磨床轴线平行度不大于0.01mm。

优选的，所述步骤a中制作的标准样轮母线长度不小于复杂型面超硬砂轮的母线长度。

本发明所具有的有益效果为：

1.本发明基于标准样轮的自由转动、滑动平台的自由移动的双重功能和力平衡原理，在复杂型面超硬砂轮转动时，标准样轮不仅可随复杂型面超硬砂轮同步滚动，并且还可随其双向受力情况进行沿复杂型面超硬砂轮的轴向和径向自适应移动，通过标准样轮带动所在的滑动平台沿复杂型面超硬砂轮的轴向和径向的移动，来间接反映复杂型面超硬砂轮的表面状况，即综合、全面、准确、快捷地反映复杂型面超硬砂轮的二维跳动状况，对于复杂型面超硬砂轮进行修整，提供相关参考从而提高工件的精度。

2.本发明提出一种复杂型面超硬砂轮圆跳动测试方法，此方便简单、使用便利、重复性好，可同时、全面、准确、快捷的检测型面砂轮的二维跳动状况，而非一维影响的圆跳动。

3. 一种复杂型面超硬砂轮圆跳动测试方法可以根据该砂轮磨削零件图纸、技术要求、各面重要程度等选取不同的权重，确定计算的复杂型面超硬砂轮的总跳动值T=k₁*Tx+k₂*Ty，其中k为权重，k₁+k₂=1；或者，总跳动值T采用勾股合成计算，总跳动 T=（Tx²+Ty²）^1/2。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明检测工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1-2所示，为了适于复杂型面超硬砂轮7的圆跳动检测，本发明设计了一种复杂型面超硬砂轮7圆跳动的检测装置，包括基准座1，所述基准座1内部安装有可相对基准座1进行沿复杂型面超硬砂轮7轴向移动和径向移动的滑动平台2，滑动平台2和基准座1之间安装有浮动机构3，所述滑动平台2外部设有测量滑动平台2沿复杂型面超硬砂轮7轴向移动和径向移动的测试仪器6，所述滑动平台2内部设有定位机构4，定位机构4上安装有与复杂型面超硬砂轮7配合安装的标准样轮5。

如图1-2所示，为了实现标准样轮5在和复杂型面超硬砂轮7接触回转的过程中，标准样轮5能够随着复杂型面超硬砂轮7的表面状况进行自适应移动，完成沿复杂型面超硬砂轮7轴向移动和径向移动，所述浮动机构3包括滑动平台2和基准座1之间安装的轴向浮动簧和径向浮动簧，轴向浮动簧沿复杂型面超硬砂轮7轴向安装在滑动平台2两侧，径向浮动簧沿复杂型面超硬砂轮7径向安装在滑动平台2底侧；在复杂型面超硬砂轮7回转一周的检测过程中，标准样轮5会带动滑动平台2对应进行沿复杂型面超硬砂轮7轴向浮动压缩轴向浮动簧，和径向浮动压缩径向浮动簧。

如图1-2所示，为了测量标准样轮5带动滑动平台2沿复杂型面超硬砂轮7轴向浮动距离和径向浮动距离，所述测试仪器6包括滑动平台2外部安装的轴向千分表和径向千分表，所述轴向千分表沿复杂型面超硬砂轮7轴向安装在滑动平台2两侧，轴向千分表测量端接触滑动平台2两侧面；径向千分表沿复杂型面超硬砂轮径0向安装在滑动平台2底侧，径向千分表测量端接触滑动平台2底侧面；轴向千分表和径向千分表的检测触头与滑动平台2外侧面接触，优选的轴向千分表分别安装在滑动平台2两侧，检测滑动平台2沿轴向移动的数据。

如图1-2所示，为了实现标准样轮5的精准定位，所述定位机构4包括同轴且间隔设置的两个顶紧部件，顶紧部件的顶紧端相对设置，顶紧部件之间安装标准样轮5，优选的顶紧部件为顶针，由于标准样轮5的安装精度决定了复杂型面超硬砂轮7的测量精度，因此，相对设置的顶针轴线与标准样轮5的轴线的形位精度较高，相对的顶针的轴线与标准样轮5的轴线的同轴度不大于0.01mm，标准样轮的轴线与磨床主轴线平行度不大于0.01mm。

如图1-2所示，为了使得标准样轮5符合使用要求，标准样轮5的型面和磨削复杂型面超硬砂轮7工件型面相同，与复杂型面超硬砂轮7型面相反，由硬质材料精确制作，优选的标准样轮5为高速钢材料，所述标准样轮5上设有定位基准，方便定位机构4进行定位安装，优选的所述定位基准为双中心孔，双中心孔与相对设置的顶针相互配合完成标准样轮5的定位，保证标准样轮5回转顺畅；标准样轮5母线长度不小于复杂型面超硬砂轮7的母线长度，这样方便复杂型面超硬砂轮7与标准样轮5完全配合，保证了复杂型面超硬砂轮7检测的准确性，在本实施例中磨削复杂型面超硬砂轮7工件型面是90度凸形双斜面转子，复杂型面超硬砂轮7应为90度凹形砂轮，则标准样轮5的型面为90度凸形双斜面转子。

本发明的一种复杂型面超硬砂轮7圆跳动的检测方法，包括以下步骤：

a.制作标准样轮5，采用高速钢材料制作配合复杂型面超硬砂轮7的标准样轮5，根据磨削零件图纸、技术要求，确定标准样轮5的几何精度和形位精度；本实施例中，磨削复杂型面超硬砂轮7工件型面是90度凸形双斜面转子，复杂型面超硬砂轮7的型面应为90度凹形砂轮，由此采用高速钢材料制作90度凸形双斜面回转件即标准样轮5，标准样轮5的几何、形位精度不低于磨削零件，制作的标准样轮5母线长度不小于复杂型面超硬砂轮7的母线长度。

b.调整检测装置，将复杂型面超硬砂轮7圆跳动的检测装置放置在万能外圆磨床工作台上，本实施例中万能外圆磨床工作台为M1432万能外圆磨床工作台，确定标准样轮5双中心孔为定位基准，将标准试样安装于定位机构4的相对顶针之间，在确保标准样轮5的轴线与相对顶针轴线同轴，且与磨床主轴线相互平行，高度相同，然后固定检测装置，调整测试相对的顶针的轴线与标准样轮5的轴线的同轴度不大于0.01mm，标准样轮的轴线与磨床轴线平行度不大于0.01mm。

c.对接复杂型面超硬砂轮7与标准样轮5，启动磨床，使复杂型面超硬砂轮7缓慢移动切入，在确保标准样轮5与复杂型面超硬砂轮7的型面特征部位相配、正确稳合，检测装置径向和轴向受力大小适中、平衡状态时，对接完成；

d.安装调试测试仪器6，在滑动平台2外部的分别沿复杂型面超硬砂轮7轴向和径向的测试仪器6，并对测试仪器6调试进行归零，使其处于正常准备测试状态；

e.测试，手动驱动复杂型面超硬砂轮7低速平稳旋转，标准样轮5与复杂型面超硬砂轮7型面配合、协同工作，标准样轮5可随复杂型面超硬砂轮7作纯滚动移动；滑动平台2可根据标准样轮5的受力情况，在轴向浮动簧和径向浮动簧的协同作用下沿复杂型面超硬砂轮7轴向移动和径向移动作出自适应移动，例如当标准样轮5径向受力波动时，滑动平台2沿复杂型面超硬砂轮7径向移动进行移动；当标准样轮5轴向受力波动时，滑动平台2沿复杂型面超硬砂轮7轴向移动进行移动；当标准样轮5径向、轴向同时受力波动时，滑动平台2可根据双向受力情况二维自适应移动；当复杂型面超硬砂轮7回转一周时，通过测试仪器6分别提取标准样轮5轴向位移X、径向位移Y的最大变化值，即是复杂型面超硬砂轮7沿轴向、径向的跳动值Tx、Ty。

f.评定，复杂型面超硬砂轮7表面整体状况可根据该砂轮磨削零件图纸、技术要求、各面重要程度等选取不同的权重，确定计算的复杂型面超硬砂轮的总跳动值T=k₁*Tx+k₂*Ty，其中k为权重，k₁+k₂=1；或者，总跳动值T采用勾股合成计算，总跳动 T=（Tx²+Ty²）^1/2，则可以计算出复杂型面超硬砂轮7的二维总跳动值，这样即可完成测试，得出该复杂型面超硬砂轮7的表面状况，复杂型面超硬砂轮7的型面制造精度越好，总跳动值T越小。

根据以上方法进行检测，检测某复杂型面超硬砂轮7测得Tx=0.026mm、Ty=0.018mm，根据权重分析选择，如果主要检测复杂型面超硬砂轮7的轴向跳动值Tx，经过分析分别选择k₁=0.9、k₂=0.1，那么可以认为总跳动值T= k₁*Tx+k₂*Ty =0.026*0.9+0.018*0.1=0.0252mm；如果主要检测复杂型面超硬砂轮7的径向跳动值Ty，经过分析分别选择k₁=0.1、k₂=0.9，那么可以认为总跳动值T= k₁*Tx+k₂*Ty =0.026*0.1+0.018*0.9=0.0188mm；如果主要检测复杂型面超硬砂轮7的二维跳动值T，那么可以认为总跳动值T=（Tx2+Ty2）^1/2=（0.0262+0.0182）1/2=0.032mm。

通过以上方法可以全面、准确、快捷的检测复杂型面超硬砂轮7的二维跳动状况，同时此方法简单实用、重复性好。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，包括基准座，所述基准座内部安装有可相对基准座进行沿复杂型面超硬砂轮轴向移动和径向移动的滑动平台，滑动平台和基准座之间安装有浮动机构，所述滑动平台外部设有测量滑动平台沿复杂型面超硬砂轮轴向移动和径向移动的测试仪器，所述滑动平台上设有与复杂型面超硬砂轮同步滚动配合的标准样轮，所述标准样轮的型面和复杂型面超硬砂轮磨削工件的型面相同，与复杂型面超硬砂轮型面相反。

2.根据权利要求1所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，所述浮动机构包括滑动平台和基准座之间安装的轴向浮动簧和径向浮动簧，轴向浮动簧沿复杂型面超硬砂轮轴向安装在滑动平台两侧，径向浮动簧沿复杂型面超硬砂轮径向安装在滑动平台底侧。

3.根据权利要求1所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，所述测试仪器包括滑动平台外部安装的轴向位移传感器和径向位移传感器；所述轴向位移传感器沿复杂型面超硬砂轮轴向安装在滑动平台两侧，轴向位移传感器测量端接触滑动平台两侧面；径向位移传感器沿复杂型面超硬砂轮径向安装在滑动平台底侧，径向位移传感器测量端接触滑动平台底侧面。

4.根据权利要求1所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，所述标准样轮与滑动平台通过定位机构连接，定位机构包括同轴且间隔设置的两个顶紧部件，顶紧部件的顶紧端相对设置，顶紧部件之间安装标准样轮。

5.根据权利要求4所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，所述顶紧部件为顶针。

6.根据权利要求1所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，所述标准样轮上设有定位基准。

7.根据权利要求6所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置，其特征在于，所述定位基准为双中心孔。

8.基于权利要求1-7任一项所述一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

b.调整检测装置，将复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测装置放置在磨床工作台上，确定标准样轮双中心孔为定位基准，将标准样轮安装于定位机构的相对顶针之间，在确保标准样轮的轴线与相对顶针轴线同轴，且与磨床主轴线相互平行，高度相同，然后固定检测装置；

d.安装调试测试仪器，在滑动平台的外部分别沿复杂型面超硬砂轮的轴向和径向安装测试仪器，并对测试仪器调试进行归零，使其处于正常准备测试状态；

9.根据权利要求8所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测方法，其特征在于，所述步骤b中，调整测试相对的顶针的轴线与标准样轮的轴线的同轴度不大于0.01mm，标准样轮的轴线与磨床轴线平行度不大于0.01mm。

10.根据权利要求8所述的一种复杂型面超硬砂轮圆跳动的检测方法，其特征在于，所述步骤a中制作的标准样轮母线长度不小于复杂型面超硬砂轮的母线长度。