CN114603484B - 一种金属结合剂砂轮微波直接修整方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属结合剂砂轮微波直接修整方法及系统，本发明包括确定被修整砂轮初始的外圆跳动值，根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一次初整形去除的金属结合剂厚度保持为t/n且小于设定值t_max，控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照进行初整形，最终完成对被修整砂轮的n轮初整形；检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₁，若外圆跳动值t₁小于t/n则判定初整形结束。本发明能够实现对砂轮完整表面的面形修整，也不依赖于表面的形状，具有修整效率高、修整过程对磨粒影响小、修整后砂轮表面形貌好、修整方式操作安全、稳定性好、环保、成本低的优点。

Description

一种金属结合剂砂轮微波直接修整方法及系统

技术领域

本发明涉及金属结合剂砂轮的修整技术，具体涉及一种金属结合剂砂轮微波直接修整方法及系统。

背景技术

金属结合剂金刚石砂轮(简称金属结合剂砂轮)具有组织致密、磨粒把持强度高等特点，广泛应用于工程陶瓷等难加工材料的精密加工，但是因金属结合剂硬度高其修整(修锐和整形)较为困难，而砂轮修整是保持砂轮磨削性能的关键。当前金属结合剂砂轮主要的修整方法有机械金刚石笔修整、砂轮机械法对磨、激光修整、电火花放电修整等方法。其中机械法修整应用最多，但是主要问题为修整力大、修整工具易磨损，而激光、电火花修整均受限于装置复杂、成本高等问题难以在工程实际中推广。因此有待于探索一种高效、低成本、简单、环境友好的修整技术及装备。公开号为CN112975753A的中国专利文献公开了一种采用微波作用于石墨颗粒致使石墨颗粒膨胀，在膨胀作用下对砂轮结合剂进行去除，实现砂轮修整。该过程中膨胀力方向和大小均难以控制，并且膨胀力较小且不均匀，因此难以实现砂轮结合剂高效的去除。同时石墨膨胀过程可能会释放酸性气体，存在一定的环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种金属结合剂砂轮微波直接修整方法及系统，本发明能够实现对砂轮完整表面的面形修整，也不依赖于表面的形状，具有修整效率高、修整过程对磨粒影响小、修整后砂轮表面形貌好、修整方式操作安全、稳定性好、环保、成本低的优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种金属结合剂砂轮微波直接修整方法，包括：

1)确定被修整砂轮初始的外圆跳动值，所述外圆跳动值是指被修整砂轮沿厚度方向上各个砂轮截面外圆跳动到金属针的最大值；

2)根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一次初整形去除的金属结合剂厚度保持为t/n且满足t/n<t_max，其中t为被修整砂轮初始的外圆跳动值，n为初整形的轮数，t_max为单次微波可去除金属结合剂的最大厚度；

3)控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的初整形，最终完成对被修整砂轮的n轮初整形；

4)检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₁，若外圆跳动值t₁小于t/n则判定初整形结束；否则，跳转执行步骤3)。

可选地，还包括对被修整砂轮进行精整形：

A1)根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一次精整形去除的金属结合剂厚度保持为t₁/n₁且满足t_min<t₁/n₁<k，其中t_min为单次微波可去除金属结合剂的最小厚度，t₁为初整形结束之后被修整砂轮的外圆跳动值，n₁为精整形的轮数，k为预设的整形目标最大允许跳动值；

A2)控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的精整形，最终完成对被修整砂轮的n₁轮精整形；

A3)检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₂，若外圆跳动值t₂小于预设的整形目标最大允许跳动值k则判定精整形结束；否则，跳转执行步骤A2)。

可选地，还包括对被修整砂轮进行修锐：

B1)确定被修整砂轮的磨粒平均出刃高度g₁和修锐目标出刃高度g₂；

B2)根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一轮修锐去除的金属结合剂厚度保持为(g₂-g₁)/n₂且满足(g₂-g₁)/n₂<t_max，其中t_max为单次微波可去除金属结合剂的最大厚度，n₂为修锐的轮数；

B3)控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的修锐，最终完成对被修整砂轮的n₂轮修锐；

B4)检测被修整砂轮的磨粒平均出刃高度g₃，若磨粒平均出刃高度g₃大于或等于修锐目标出刃高度g₂则判定修锐结束；否则，跳转执行步骤B3)。

可选地，所述根据外圆跳动值规划微波功率P包括：将被修整砂轮当前的外圆跳动值作为微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度，代入预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系，确定微波场强E；根据微波场强E，以及微波场强E和微波功率P之间的函数关系，确定微波场强E所对应的微波功率P。

可选地，预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系为：

T＝A*E²-B*E+C

上式中，A,B,C为拟合参数。

可选地，微波场强E和微波功率P之间的函数关系的函数表达式为：

上式中，l为金属针的高度，d为被修整砂轮的整形部位与金属针之间的间隙大小，R为金属针的针尖半径，a和b分别为微波矩形谐振腔截面的长和宽，所述微波矩形谐振腔为装载被修整砂轮的整形部位和金属针的微波整形容器。

可选地，所述控制金属针的针尖进行运动是指控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动，且在该做往复运动的过程中金属针的针尖与被修整砂轮之间的间隙值保持为d。

可选地，所述控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动时，金属针的进给方式为下述方式中的一种：

方式一：金属针连续进给，进给达到的点与点重叠后形成一条螺旋线，螺旋线与螺旋线相互重叠形成面，从而实现对被修整砂轮表面的修整；该过程中点与点重叠的第一点重叠率θ₁取值范围为60％-80％，螺旋线与螺旋线之间的第一线重叠率θ₂取值范围为80％-99％，且第一点重叠率θ₁的计算函数表达式为：

第一线重叠率θ₂的计算函数表达式为：

方式二：金属针间歇进给，进给达到的点与点重叠后形成一条圆圈线，圆圈线与圆圈线相互重叠形成面，从而实现对被修整砂轮表面的修整；该过程中点与点重叠的第二点重叠率θ₃取值范围为60％-80％，圆圈线与圆圈线之间的第二线重叠率θ₄取值范围为80％-99％，且第二点重叠率θ₃的计算函数表达式为：

其中，r₀为单个点的去除半径，n₀为被修整砂轮的转速，D为被修整砂轮的直径，Δt为微波辐照窄间隙放电的间隔时间，l₁为金属针间歇进给量。

此外，本发明还提供一种金属结合剂砂轮微波直接修整系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行所述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，且该计算机程序用于被微处理器执行以实施所述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

和现有技术相比，本发明主要具有下述优点：

1)修整效率高。本发明采用的微波修整技术是以微波诱导实现能量聚集后产生的高能放电作用去除砂轮金属结合剂材料，去除方式材料主要材料受热后的熔融、气化。去除过程实际短暂，且微波发生器本身的功率小，因此微波直接修整砂轮是在较小的能量驱动下，通过能量高度聚集实现的，该过程能量转换效率高，具有明显的节能效益。

2)修整过程对磨粒影响小。由于磨粒不导电所有受微波影响相对金属结合剂较弱，且修整时间极为短暂，因此微波修整后，磨粒石墨化程度小，砂轮依然可以保持较锋利的磨粒，具有较好的磨削性能。

3)微波修整后砂轮表面形貌好。本发明的微波谐振腔微波能量高度聚集稳定，能实现砂轮材料的均匀稳定去除。同时，发明带有负压收集废屑装置能将修整过程中的烧蚀熔融物通过负压作用吸离砂轮表面，因此大大降低砂轮表面的热累，减少热应力裂纹的产生。

4)修整方式操作安全、稳定性好。微波修整过程，放电均可在微波谐振腔内因此安全性好，金属针和砂轮可以在微波谐振腔中自由运动，均无需接任何电线，属于无极放电，因此不存在电极的快速磨损导致修整质量稳定性问题。

5)环保。传统的机械法、电火花等特种修整方法由于需要电解液、磨削液，因此避免不了产生废水。而本发明无需液体辅助，且是一种纯物理去除金属结合剂，修整过程中不会释放任何化学物质，具有独特的环保加工优势。

6)成本低。本发明所采用的方式所需部件数量少、体积小，且部件价格低，均为国产生产，装置投入成本低，具有较好的经济价值。同时，本发明的修整方法运行过程能耗低，易损件数量少，具有运维成本低、工程实用的优点。

附图说明

图1为本发明实施例一方法中初整形的流程示意图。

图2为本发明实施例一中平行砂轮的外圆跳动值t的示意图。

图3为本发明实施例一中梯形砂轮的外圆跳动值t的示意图。

图4为本发明实施例一中建立的点-板模型。

图5为本发明实施例一中金属针的进给方式一示意图。

图6为本发明实施例二中金属针的进给方式二示意图。

图7为本发明实施例一方法中精整形的流程示意图。

图8为本发明实施例一方法中修锐的流程示意图。

图9为本发明实施例四中平行砂轮的磨粒平均出刃高度g₁示意图。

图10为本发明实施例四中平行砂轮的修锐目标出刃高度g₂示意图。

图11为本发明实施例四中梯形砂轮的磨粒平均出刃高度g₁示意图。

图12为本发明实施例四中梯形砂轮的修锐目标出刃高度g₂示意图。

具体实施方式

本实施例金属结合剂砂轮微波直接修整方法的基本加工原理为：将金属针和金属结合剂砂轮置入微波谐振腔中，并使两者间形成微小间隙，在微波谐振腔中微波辐照作用下，微小间隙间形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对局部砂轮表层金属结合剂及部分磨粒的去除，并通过控制金属针与砂轮的相对位移，实现对整个多余的磨料层及结合剂的去除，达到砂轮轮廓的整形、以及磨粒的出刃的目的。

实施例一：

如图1所示，本实施例金属结合剂砂轮微波直接修整方法包括：

1)确定被修整砂轮初始的外圆跳动值，外圆跳动值是指被修整砂轮沿厚度方向上各个砂轮截面外圆跳动到金属针的最大值；

图2、图3所示分别为平行砂轮、梯形砂轮的外圆跳动值t的示意图，其中阴影部分为砂轮截面上的待去除区域，外圆跳动值t是指被修整砂轮(平行砂轮、梯形砂轮及任意成型砂轮)沿厚度方向上各个砂轮截面外圆跳动到金属针的最大值。

2)根据外圆跳动值规划(初整形的)微波功率P，使得每一次初整形去除的金属结合剂厚度保持为t/n且满足t/n<t_max，其中t为被修整砂轮初始的外圆跳动值，n为初整形的轮数，t_max为单次微波可去除金属结合剂的最大厚度；

需要说明的是，步骤2)中满足t/n<t_max的初整形的轮数n可以有很多种取值，为了提高效率，可选择最小的取值。

3)控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的初整形，最终完成对被修整砂轮的n轮初整形；

4)检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₁，若外圆跳动值t₁小于t/n则判定初整形结束；否则，跳转执行步骤3)。

本实施例中，根据微波功率P产生微波辐照的器件具体为产生2.45Ghz的微波器件。根据外圆跳动值规划(初整形的)微波功率P包括：将被修整砂轮当前的外圆跳动值作为微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度，代入预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系，确定微波场强E；根据微波场强E，以及微波场强E和微波功率P之间的函数关系，确定微波场强E所对应的微波功率P。

本实施例中，预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系为：

T＝A*E²-B*E+C， (1)

上式中，A,B,C为拟合参数。微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合系数A,B,C与诱导放电所采用的微波谐振腔的结构有关系，例如，当微波谐振腔时的馈波口尺寸长a＝107mm和宽b＝54mm时，A＝6.1e-12,B＝2.0e-6,C＝6.7。根据上式，结合可获得的最大微波场强E，可计算出单次微波可去除金属结合剂的最大厚度t_max的值。若单次微波可去除金属结合剂的最大厚度t_max无法实现金属结合剂的去除要求，需采用更高功率的微波发生器来增加微波功率P，从而提升微波场强E。最大微波场强E可以通过将最大功率P代入微波场强E和微波功率P之间的函数关系获得。

本实施例中，微波场强E和微波功率P之间的函数关系的函数表达式为：

上式中，l为金属针的高度，d为被修整砂轮的整形部位与金属针之间的间隙大小，R为金属针的针尖半径，a和b分别为微波矩形谐振腔截面的长和宽，微波矩形谐振腔为装载被修整砂轮的整形部位和金属针的微波整形容器。式(2)所示的微波场强E和微波功率P之间的函数关系的推导过程如下：

首先，建立金属针和砂轮之间的针-板(砂轮)模型，如图4所示，其中金属针的尖端球相对板(砂轮)形成一镜像尖端球，尖端球相对板(砂轮)之间的距离为d。

然后根据点电荷电势公式，可得上图中任一点A的电势φ为尖端球电荷电势φ₁与镜像尖端球电荷附近电势φ₂及微波场电势E₀(h+r)的叠加：

φ＝φ₁+φ₂+E₀(h+r)， (3)

则有：

上式中，ε₀为介电常数，σ为尖端球球面上的点的电荷密度，R为尖端球的半径，θ为尖端球的极角，r₁为点A至针尖球表面的距离，r₂为点A至镜面针尖球表面的距离，r为点A至针尖球心的球心o平面的垂直距离。根据图2的几何关系，则有：

σ＝σ₀cosθ/2， (7)

上式中，σ₀为尖端球球面上最大点电荷密度。

将上述几何关系代入点A的电势φ方程，则有：

对上式中的积分进行求解，并令r＝R，可得：

考虑间隙d和R均很小，对上式进行化简可得：

因此可求出电荷最大面密度σ₀₂为：

因金属针的针尖细小，所以考虑看作电荷量为Q的一点电荷：

根据点电荷电场公式，可算出距离点电荷最近的工件表面上的电场强度E₁：

考虑镜像效应：

上式中，E₀为微波加载的初始电场。

令场强放大系数为：

上式中，h为金属针的高度，β和β_*均为场强放大系数。

则有：

E＝(ββ_*+1)E₀， (17)

根据经验公式，对于T10微波有：

上式中，P_TE10为输入T10微波的微波功率，a,b为微波谐振腔的馈波口的长和宽，λ为馈入微波的波长，将其代入式(17)则有：

从而可得到式(2)所示的微波场强E和微波功率P之间的函数关系。

本实施例中，控制金属针的针尖进行运动是指控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动，且在该做往复运动的过程中金属针的针尖与被修整砂轮之间的间隙值保持为d。

调整设置好初整形参数后，开启砂轮、微波电源，并通过工作台使针尖沿着砂轮厚度方向以一定速度v做往复运动，对砂轮进行初整形，整形过程中针尖与砂轮之间的间隙值保持为d。微波电源带有的声发射传感器监控整形信号，声发射信号消失时是判断每一次微波整形结束的标志。因此待声发射信号消失时停止微波产生和砂轮旋转、工作台运动，一次微波整形结束。一次整形结束后，重新调整针尖与砂轮之间的间隙，使间隙值保持为d，然后进入下一次修整。通过n次微波整形后，再次对砂轮外圆跳动进行检测。若圆跳动值t₁大于t/n，继续重复1次微波修整(初整形)，然后再进行圆跳动检测，直到圆跳动值t₁小于或等于t/n，进入下一步骤，否则继续重复微波修整。

本实施例中，控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动时，金属针的进给方式为下述方式一：如图5所示，金属针连续进给，进给达到的点与点重叠后形成一条螺旋线，螺旋线与螺旋线相互重叠形成面，从而实现对被修整砂轮表面的修整；该过程中点与点重叠的第一点重叠率θ₁取值范围为60％-80％，螺旋线与螺旋线之间的第一线重叠率θ₂取值范围为80％-99％，且第一点重叠率θ₁的计算函数表达式为：

第一线重叠率θ₂的计算函数表达式为：

其中，r₀为单个点的去除半径，v为金属针的针尖的进给速度，n₀为被修整砂轮的转速，D为被修整砂轮的直径，Δt为微波辐照窄间隙放电的间隔时间。其中，单个点的去除半径r₀(单位:μm)大小可根据其与电场强度E(单位:V/m)关系式进行计算，该关系式可通过拟合获得，本实施例中具体为：

r₀＝-8.433e+004×E²+1.153e+004*E-148.7，(23)

此外，本实施例还提供一种金属结合剂砂轮微波直接修整系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，且该计算机程序用于被微处理器执行以实施前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，其主要区别为：控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动时，金属针的进给方式也可以根据需要采用下述方式二：如图6所示，金属针间歇进给，进给达到的点与点重叠后形成一条圆圈线，圆圈线与圆圈线相互重叠形成面，从而实现对被修整砂轮表面的修整；该过程中点与点重叠的第二点重叠率θ₃取值范围为60％-80％，圆圈线与圆圈线之间的第二线重叠率θ₄取值范围为80％-99％，且第二点重叠率θ₃的计算函数表达式为：

其中，r₀为单个点的去除半径，n₀为被修整砂轮的转速，D为被修整砂轮的直径，Δt为微波辐照窄间隙放电的间隔时间，l₁为金属针间歇进给量。同样地，单个点的去除半径r₀(单位:μm)大小可根据其与电场强度E(单位:V/m)关系式进行计算，该关系式可通过拟合获得，本实施例与实施例一相同。

此外，本实施例还提供一种金属结合剂砂轮微波直接修整系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，且该计算机程序用于被微处理器执行以实施前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

实施例三：

本实施例为对实施例一的进一步改进。如图7所示，本实施例中进一步针对完成初整形后的被修整砂轮进行精整形：

A1)根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一次精整形去除的金属结合剂厚度保持为t₁/n₁且满足t_min<t₁/n₁<k，其中t_min为单次微波可去除金属结合剂的最小厚度，t₁为初整形结束之后被修整砂轮的外圆跳动值，n₁为精整形的轮数，k为预设的整形目标最大允许跳动值；

需要说明的是，步骤A1)中满足t_min<t₁/n₁<k的精整形的轮数n₁可以有很多种取值，为了提高效率，可选择最小的取值。

A2)控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的精整形，最终完成对被修整砂轮的n₁轮精整形；

A3)检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₂，若外圆跳动值t₂小于预设的整形目标最大允许跳动值k则判定精整形结束；否则，跳转执行步骤A2)。

需要说明的是，上述精整形的步骤针对的是完成初整形后的砂轮，其既可以是实施例一方法初整形后的砂轮(即在步骤4判定初整形结束后进入步骤A1)，图7中“确定被修整砂轮初始的外圆跳动值”为虚线，是因为该步骤“确定被修整砂轮初始的外圆跳动值”为实施例一的步骤4)检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₁已经执行；此外，上述精整形的步骤也可以是采用其他方法整形后的砂轮，或者为未整形的砂轮，这些情况下，则需要先进行检测以“确定被修整砂轮初始的外圆跳动值”，该检测方法与实施例一相同，故在此不再赘述。

本实施例中，根据外圆跳动值规划(精整形的)微波功率P与实施例一根据外圆跳动值规划(粗整形的)微波功率P的方法完全相同，只是此处当前的外圆跳动值为精整形前被修整砂轮初始的外圆跳动值，具体包括：将被修整砂轮当前的外圆跳动值作为微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度代入预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系，确定微波场强E；根据微波场强E，以及微波场强E和微波功率P之间的函数关系，确定微波场强E所对应的微波功率P。

本实施例中预设的微波场强E和外圆跳动值t的拟合函数与实施例一相同，本实施例中，微波场强E和微波功率P之间的函数关系与实施例一相同。本实施例中，控制金属针的针尖进行运动也与实施例一相同，均为指控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动，且在该做往复运动的过程中金属针的针尖与被修整砂轮之间的间隙值保持为d。

调整设置好精整形参数后，开启砂轮、微波电源，并通过工作台使针尖沿着砂轮厚度方向以一定速度v做往复运动，对砂轮进行精整形，整形过程中针尖与砂轮之间的间隙值保持为d。微波电源带有的声发射传感器监控整形信号，声发射信号消失时是判断每一次微波整形结束的标志。因此待声发射信号消失时停止微波产生和砂轮旋转、工作台运动，一次微波整形结束。一次整形结束后，重新调整针尖与砂轮之间的间隙，使间隙值保持为d，然后进入下一次修整。通过n₁次微波整形后，再次对砂轮外圆跳动值进行检测。若外圆跳动值t₂大于等于预设的整形目标最大允许跳动值k，则继续重复1次微波修整，然后再进行圆跳动检测，直到外圆跳动值t₂小于预设的整形目标最大允许跳动值k，进入下一步骤，否则继续重复整形。本实施例中，控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动时，金属针的进给方式可根据需要采用实施例一的方式一或者实施例二的方式二。

此外，本实施例还提供一种金属结合剂砂轮微波直接修整系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，且该计算机程序用于被微处理器执行以实施前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

实施例四：

本实施例为对实施例二的进一步改进。如图8所示，本实施例中进一步针对完成精整形后的被修整砂轮进行修锐：

B1)确定被修整砂轮的磨粒平均出刃高度g₁和修锐目标出刃高度g₂；

图9所示为平行砂轮的磨粒平均出刃高度g₁的示意图，其中圆形所示表示砂轮的一个磨粒。图10所示为平行砂轮的修锐目标出刃高度g₂的示意图，其中阴影部分为砂轮截面上的待去除区域，d为金属针和磨粒之间间隙。

图11所示为梯形砂轮的磨粒平均出刃高度g₁的示意图，其中圆形所示表示砂轮的一个磨粒。图12所示为梯形砂轮的修锐目标出刃高度g₂的示意图，其中阴影部分为砂轮截面上的待去除区域，d为金属针和磨粒之间间隙。

B2)根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一轮修锐去除的金属结合剂厚度保持为(g₂-g₁)/n₂且满足(g₂-g₁)/n₂<t_max，其中t_max为单次微波可去除金属结合剂的最大厚度，n₂为修锐的轮数；

B3)控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的修锐，最终完成对被修整砂轮的n₂轮修锐；

B4)检测被修整砂轮的磨粒平均出刃高度g₃，若磨粒平均出刃高度g₃大于或等于修锐目标出刃高度g₂则判定修锐结束；否则，跳转执行步骤B3)。

需要说明的是，步骤B2)中满足(g₂-g₁)/n₂<t_max的修锐的轮数n₂可以有很多种取值，为了提高效率，可选择最小的取值。

需要说明的是，上述修锐的步骤针对的是完成精整形后的砂轮，其既可以是实施例三方法精整形后的砂轮(即在步骤A3判定精整形结束后进入步骤B1)，也可以是采用其他方法整形后的砂轮，或者未进行任何整形的砂轮。

本实施例中，根据外圆跳动值规划(修锐的)微波功率P与实施例一根据外圆跳动值规划(粗整形的)微波功率P的方法完全相同，只是此处当前的外圆跳动值为精整形前被修整砂轮初始的外圆跳动值，具体包括：将被修整砂轮当前的外圆跳动值作为微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度代入预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系，确定微波场强E；根据微波场强E，以及微波场强E和微波功率P之间的函数关系，确定微波场强E所对应的微波功率P。

本实施例中预设的微波场强E和外圆跳动值t的拟合函数与实施例一相同，本实施例中，微波场强E和微波功率P之间的函数关系与实施例一相同。本实施例中，控制金属针的针尖进行运动也与实施例一相同，均为指控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动，且在该做往复运动的过程中金属针的针尖与被修整砂轮之间的间隙值保持为d。

同样地，本实施例中控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动时，金属针的进给方式可根据需要采用实施例一的方式一或者实施例二的方式二。

调整设置好初整形参数后，开启砂轮、微波电源，并通过工作台使针尖沿着砂轮厚度方向以一定速度v做往复运动，对砂轮进行修锐，修锐过程中针尖与砂轮之间的间隙值保持为d。微波电源带有的声发射传感器监控整形信号，声发射信号消失时是判断每一次微波整形结束的标志。因此待声发射信号消失时停止微波产生和砂轮旋转、工作台运动，一次微波整形结束。一次修锐结束后，重新调整针尖与砂轮之间的间隙，使间隙值保持为d，然后进入下一次修锐。通过n次微波修锐后，再次对砂轮表层磨粒出刃高度g₃进行检测。若g₃小于出刃高度g₂则重复一次微波修锐，然后再进行出刃高度检测，直到g₃大于或等于目标出刃高度g₂，则修锐结束，否则继续重复修锐。

此外，本实施例还提供一种金属结合剂砂轮微波直接修整系统，包括相互连接的微处理器和存储器，该微处理器被编程或配置以执行前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，且该计算机程序用于被微处理器执行以实施前述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种金属结合剂砂轮微波直接修整方法，其特征在于，包括：

1）确定被修整砂轮初始的外圆跳动值，所述外圆跳动值是指被修整砂轮沿厚度方向上各个砂轮截面外圆跳动到金属针的最大值；

2）根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一次初整形去除的金属结合剂厚度保持为t/n且满足t/n<t_max，其中t为被修整砂轮初始的外圆跳动值，n为初整形的轮数，t_max为单次微波可去除金属结合剂的最大厚度；

3）控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的初整形，最终完成对被修整砂轮的n轮初整形；

4）检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₁，若外圆跳动值t₁小于t/n则判定初整形结束；否则，跳转执行步骤3）；

所述根据外圆跳动值规划微波功率P包括：将被修整砂轮当前的外圆跳动值作为微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度，代入预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系，确定微波场强E；根据微波场强E，以及微波场强E和微波功率P之间的函数关系，确定微波场强E所对应的微波功率P；预设的微波场强E和微波每一轮放电去除的金属结合剂厚度T的拟合函数关系为：

T=A*E ²-B*E+C

上式中，A,B,C为拟合参数；微波场强E和微波功率P之间的函数关系的函数表达式为：

，

上式中，

为金属针的高度，d为被修整砂轮的整形部位与金属针之间的间隙大小，R为金 属针的针尖半径，a和b分别为微波矩形谐振腔截面的长和宽，所述微波矩形谐振腔为装载 被修整砂轮的整形部位和金属针的微波整形容器；所述控制金属针的针尖进行运动是指控 制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动，且在该做往复运 动的过程中金属针的针尖与被修整砂轮之间的间隙值保持为d。

2.根据权利要求1所述的金属结合剂砂轮微波直接修整方法，其特征在于，还包括对被修整砂轮进行精整形：

A1）根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一次精整形去除的金属结合剂厚度保持为t₁/n₁且满足t_min<t₁/n₁<k，其中t_min为单次微波可去除金属结合剂的最小厚度，t₁为初整形结束之后被修整砂轮的外圆跳动值，n₁为精整形的轮数，k为预设的整形目标最大允许跳动值；

A2）控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的精整形，最终完成对被修整砂轮的n₁轮精整形；

A3）检测被修整砂轮当前的外圆跳动值t₂，若外圆跳动值t₂小于预设的整形目标最大允许跳动值k则判定精整形结束；否则，跳转执行步骤A2）。

3.根据权利要求1所述的金属结合剂砂轮微波直接修整方法，其特征在于，还包括对被修整砂轮进行修锐：

B1）确定被修整砂轮的磨粒平均出刃高度g₁和修锐目标出刃高度g₂；

B2）根据外圆跳动值规划微波功率P，使得每一轮修锐去除的金属结合剂厚度保持为(g₂-g₁)/n₂且满足(g₂-g₁)/n₂<t_max，其中t_max为单次微波可去除金属结合剂的最大厚度，n₂为修锐的轮数；

B3）控制金属针的针尖进行运动，同时根据微波功率P产生微波辐照，使得被修整砂轮的整形部位与用于诱导放电的金属针之间的间隙形成微波能量聚集并诱导放电，在放电能量作用下实现对被修整砂轮表层的金属结合剂的去除以实现对被修整砂轮的修锐，最终完成对被修整砂轮的n₂轮修锐；

B4）检测被修整砂轮的磨粒平均出刃高度g₃，若磨粒平均出刃高度g₃大于或等于修锐目标出刃高度g₂则判定修锐结束；否则，跳转执行步骤B3）。

4.根据权利要求1所述的金属结合剂砂轮微波直接修整方法，其特征在于，所述控制金属针的针尖沿着被修整砂轮的厚度方向以预设的速度v做往复运动时，金属针的进给方式为下述方式中的一种：

方式一：金属针连续进给，进给达到的点与点重叠后形成一条螺旋线，螺旋线与螺旋线相互重叠形成面，从而实现对被修整砂轮表面的修整；该过程中点与点重叠的第一点重叠率θ ₁取值范围为60%-80%，螺旋线与螺旋线之间的第一线重叠率θ ₂取值范围为80%-99%，且第一点重叠率θ ₁的计算函数表达式为：

，

第一线重叠率θ ₂的计算函数表达式为：

，

方式二：金属针间歇进给，进给达到的点与点重叠后形成一条圆圈线，圆圈线与圆圈线相互重叠形成面，从而实现对被修整砂轮表面的修整；该过程中点与点重叠的第二点重叠率θ ₃取值范围为60%-80%，圆圈线与圆圈线之间的第二线重叠率θ ₄取值范围为80%-99%，且第二点重叠率θ ₃的计算函数表达式为：

，

，

其中，

为单个点的去除半径，

为被修整砂轮的转速，

为被修整砂轮的直径，

为微 波辐照窄间隙放电的间隔时间，

为金属针间歇进给量。

5.一种金属结合剂砂轮微波直接修整系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，该微处理器被编程或配置以执行权利要求1～4中任意一项所述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，且该计算机程序用于被微处理器执行以实施权利要求1～4中任意一项所述金属结合剂砂轮微波直接修整方法的步骤。

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