CN114603493B - 一种磨削温度在线测量的砂轮 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磨削温度在线测量的砂轮，采用直接接触实时测量，能够得到实际磨削温度，参考价值大。其包括砂轮部分和采集传输部分，砂轮部分包括砂轮基体、CBN分块磨料片和砂轮盖板；采集传输部分包括一一对应连接的温度传感器探头和温度采集传输模块；砂轮基体一侧端面内部开设空圆环状槽，用于温度采集传输模块的安装；砂轮盖板与砂轮基体开槽的一侧端面封装紧固；CBN分块磨料片粘接在砂轮基体的圆周表面；所述砂轮基体上开有与温度传感器探头对应的若干组对称导线孔，每组导线孔包括同轴布置的磨料片间探头导线孔和基体探头导线孔，磨料片间探头导线孔对应设置在相邻的CBN分块磨料片之间，基体探头导线孔开设在砂轮基体的圆周上。

Description

一种磨削温度在线测量的砂轮
技术领域
本发明涉及精密高速磨削加工领域，具体为一种磨削温度在线测量的砂轮。
背景技术
精密回转零部件(如轴承、齿轮等)属于航空航天、军民装备、高端装备中必不可少的零件。砂轮是精密回转零部件磨削中必备的加工设备，而磨削是精密回转零部件必须的加工工序。砂轮对回转零部件表面的磨削温度高低将直接影响回转零部件表面残余应力和微变的残余奥氏体含量，从而影响着回转零部件的精度等级和服役寿命。因此，有效的控制精密回转零部件磨削温度的大小将提升回转零部件的精度等级和服役寿命。
现有的温度采集方法通过热成像仪进行测量，然后分析热分布云图计算工件加工时的温度。这种方式测得的温度值影响因素很多。比如环境温度、计算误差、机床结构等等。最重要的一点，由于磨削加工时，需要用冷却液进行降温，如果冷却液喷洒的位置和形状不能有效的控制，热成像仪将完全不能算出磨削温度，并不能得到磨削的瞬时温度值大小。因此，加工高精密的回转零件，现有的磨削温度的采集已经完全不能满足精密回转零部件的磨削温度控制采集。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种磨削温度在线测量的砂轮，结构合理，设计巧妙，采用直接接触实时测量，能够得到实际磨削温度，精度高，参考价值大。
本发明是通过以下技术方案来实现：
本发明一种磨削温度在线测量的砂轮，包括砂轮部分和采集传输部分，
所述砂轮部分包括砂轮基体、CBN分块磨料片和砂轮盖板；
所述采集传输部分包括一一对应连接的温度传感器探头和温度采集传输模块；
所述砂轮基体一侧端面内部开设空圆环状槽，用于温度采集传输模块的安装；砂轮盖板与砂轮基体开槽的一侧端面封装紧固；CBN分块磨料片粘接在砂轮基体的圆周表面；
所述砂轮基体上开有与温度传感器探头对应的若干组对称导线孔，每组导线孔包括同轴布置的磨料片间探头导线孔和基体探头导线孔，磨料片间探头导线孔对应设置在相邻的CBN分块磨料片之间，基体探头导线孔开设在砂轮基体的圆周上；温度传感器探头安装于磨料片间探头导线孔内，并略低于相邻的CBN分块磨料片表面；信号传输导线穿过基体探头导线孔与对应的温度采集传输模块的输入端连接。
可选的，所述空圆环状槽的槽底对称设置模块底座；设置两组呈半圆弧的温度采集传输模块，温度采集传输模块两端分别通过模块锁紧螺栓与模块底座进行固定连接。
可选的，所述两个对称的温度采集传输模块的两端分别设置两个模块安装孔，模块底座上设置八个模块锁紧螺纹孔，模块安装孔和模块锁紧螺纹孔通过模块锁紧螺栓分别一一对应连接固定；两个对称的温度采集传输模块固定端之间呈间隙布置。
可选的，每组温度采集传输模块包括依次连接的信号采集模块、信号放大模块和信号无线传输模块。
可选的，所述温度传感器探头粘接在磨料片间探头导线孔中，信号传输导线粘接在基体探头导线孔内。
可选的，所述磨料片间探头导线孔两侧的CBN分块磨料片之间的空隙宽度，与基体探头导线孔的直径大小相同。
可选的，所述CBN分块磨料片与砂轮基体粘接形成沿圆周的圆周粘胶层，相邻CBN分块磨料片之间呈间隙设置，形成截面粘胶层。
可选的，所述砂轮盖板通过锁紧螺栓穿过六个盖板螺栓安装孔与砂轮基体连接并锁紧。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种磨削温度在线测量的砂轮，采用砂轮基体外圆表面开两组磨料片间探头导线孔和基体探头导线孔，用于信号导线传输，以及砂轮基体中心掏空，埋放温度采集传输模块的结构。在不会影响砂轮刚度情况下能够实时采集磨削温度信号，结构上设计简单并非常实用；通过直接接触磨削温度测量方式，能够较为精准的得到实际磨削温度的大小，比通过常用的热成像仪更为准确，精度更高，采集数据参考价值更大，更经济，更实际。通过采集在精密加工过程中，砂轮与工件之间的直接磨削温度，从而能够准确得到砂轮与工件之间磨削温度的实际值，基于直接磨削温度进行数据分析，从而能够控制磨削参数达到控制磨削温度的大小，并间接提升回转零部件加工精度和服役寿命。
进一步的，温度传感器探头信号采集导线通过磨料片间探头导线孔和基体探头导线孔进行传输磨削温度信号。这样的结构保证在测量磨削温度信号时不会丢失，信号传输过程不会受到干扰。磨削温度测试点直接与CBN磨料接触时的温度，采集信号极佳。优于热成像仪法，提高了磨削温度测量精度和安全性。
附图说明
图1是本发明实例中所述砂轮的安装结构示意图。
图2是图1的仰视图。
图3是图1中A部分的放大图。
图4是图1中B部分的放大图。
图5是本发明实例中所述砂轮基体结构俯视图。
图6是本发明实例中所述温度采集与传输模块结构俯视图。
图7是本发明实例中所述磨削温度在线测量的砂轮的结构示意图。
图8是本发明实例中所述砂轮基体的结构示意图。
图9是本发明实例中所述温度采集与传输模块的结构示意图。
图中：1、第一温度采集传输模块，2、CBN分块磨料片，3、第二温度采集传输模块，4、锁紧螺栓，5、砂轮基体，6、砂轮盖板，7、模块底座，8、温度传感器探头，9、模块锁紧螺栓，10、模块锁紧螺纹孔，11、模块安装孔，12、圆周粘胶层，13、截面粘胶层，14、磨料片间探头导线孔，15、圆周粘胶层，16、砂轮柄安装孔，17、基体探头导线孔，18、盖板螺栓安装孔，19、第一安装槽，20、第二安装槽。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种磨削温度在线测量的砂轮，如图7所示，包括砂轮部分和采集传输部分，
如图1所示，砂轮部分包括砂轮基体5、CBN分块磨料片2和砂轮盖板6三大组件；
采集传输部分包括温度传感器探头8和两组温度采集传输模块，每组温度采集传输模块包括依次连接的信号采集模块、信号放大模块和信号无线传输模块；温度传感器探头8的输出端经信号传输导线分别与温度采集传输模块的输入端一一对应连接。
如图1所示，砂轮基体5上开有2组对称导线孔。砂轮基体5的一个端面为实体，厚度通过比例计算得到。砂轮基体5另一端面不为实体，内部为空圆环状槽。同时，空圆环状槽的槽底对称设置模块底座7，与砂轮基体5呈一体设置，模块底座7为砂轮基体5的一部分。用于第一温度采集传输模块1和第二温度采集传输模块3的安装，防止温度采集传输模块底部与砂轮槽底金属接触导电。
进一步的，本结构是以最小尺寸进行设计，可以在尺寸上通过不同加工的工件直径进行改变相应砂轮基体结构尺寸；本发明适用范围很广。
如图4所示，每组导线孔包括同轴布置的磨料片间探头导线孔14和基体探头导线孔17。磨料片间探头导线孔14和基体探头导线孔17的轴心线重合，通过两个个导线孔将两个温度传感器探头8的信号传输导线和砂轮基体5内部的两个温度采集传输模块分别进行连接，并采集和无线发送对应的温度信号。两组导线孔呈对称设置的目的是便于连接两个温度采集传输模块，进行两组温度数据采集或备用。
如图5所示，砂轮基体5内部空圆环状槽由对称设置模块底座7的对称分为第一安装槽19和第二安装槽20。模块底座7作为温度采集传输模块的安装台阶，第一温度采集传输模块1和第二温度采集传输模块3分别呈半圆弧设置，两端分别通过模块锁紧螺栓22将第一温度采集传输模块1和第二温度采集传输模块3与模块底座7进行连接，从而分别对应设置在第一安装槽19和第二安装槽20内。
测量磨削温度的温度传感器探头安装在砂轮基体5圆周两处，对称布置；温度传感器探头8的信号传输导线分别通过同轴设置的磨料片间探头导线孔14和基体探头导线孔17到达砂轮基体5的内部，并分别与第一、二温度采集传输模块1、3进行连接。温度采集传输模块与温度传感器探头8一一对应对称分布，共两组，如图4所示，温度传感器探头8放于磨料片间探头导线孔14内，并尽量略低于CBN分块磨料片表面。
进一步的，温度传感器探头8粘接在磨料片间探头导线孔14并冷却3分钟，注意的是，探头尽量靠近CBN分开磨料2，但要低于CBN分开磨料2的表面处。这样才能保证温度信号采集的成功率和准确性。同时，为防止信号传输导线松动，需要将信号传输导线粘接到基体探头导线孔17的内壁并冷却3分钟。
进一步的，在温度传感器探头个数圆周布置方面，测试磨削温度时，可以根据需要的采集组数和不同进给量参数测试范围进行更换探头数量，互换性很强。
砂轮基体5的封装采用与砂轮基体5相同材料砂轮盖板6封装。并用分布在端面圆周的6个锁紧螺栓4进行封装紧固。进一步的，将砂轮盖板6通过锁紧螺栓4穿过六个盖板螺栓安装孔18进行与砂轮基体5连接并锁紧。
如图2所示，第一、二温度采集传输模块1、4分别包括集成设置的信号采集模块、信号放大模块和信号无线传输模块，并对应安装于砂轮基体5内部的第一、二安装槽19和20中。在砂轮基体5端面分别对称设计有6个盖板螺栓安装孔18。目的是通过锁紧螺栓4将砂轮盖板6进行封装。避免在砂轮磨削中，细微的磨粒和加工工件表面脱落进入第一安装槽19和第二安装槽20，从而导致模块污染损坏。如图3所示，所述的CBN分块磨料片2通过圆周粘胶层12与砂轮基体5外圆周表面连接。相邻的CBN分块磨料片2两两之间通过截面粘胶层13连接。
在CBN分块磨料片2在界面粘接之前，留的空隙大小与基体探头导线孔大小一致。
具体的，将加工好的砂轮基体5进行清理干净。特别地，在砂轮基体5中基体探头导线孔17内壁进行喷一层微薄的细沙，用于温度传感器探头8的信号传输导线使用和粘接。
进一步的，将加工好的CBN分块磨料片2通过粘接剂进行砂轮圆周按步粘接，并形成圆周粘胶层12。每一片CBN分块磨料片2之间留一定的空隙并形成砂轮基体5与CBN分块磨料片截面粘胶层13。注意的是，在砂轮基体5中基体探头导线孔17处形成的砂轮基体5与CBN分块磨料片截面粘胶层13，需要留相同位置和相同大小的孔径，并形成磨料片间探头导线孔14，并进行孔14内壁喷一层微薄的细沙，便于温度传感器探头8采集和信号导线传输。以此进行将粘接完成的CBN分块磨料片2和砂轮基体5进行50度加热并保持3小时。
进一步的，如图6、图7和图9所示，利用模块锁紧螺栓9将两个对称温度采集传输模块分别通过对应设置的模块安装孔11与砂轮基体5内部对称模块底座7上的八个模块锁紧螺纹孔10进行连接。
进一步的，将砂轮整体结构通过砂轮柄安装孔16与砂轮炳进行安装并进行磨削温度信号采集。
本发明的一种磨削温度在线测量的砂轮，在现有砂轮结构上加工工艺简单，温度传感器探头8安装方便且可靠，采集的磨削温度采集更贴合实际磨削温度大小，互换性高，适用性广。
其包括砂轮部分和采集传输部分。改变传统砂轮基体结构，将砂轮基体5的外圆表面进行温度传感器探头8安装孔的加工，并埋放温度传感器探头8和信号传输导线。通过粘胶剂将CBN分块磨料片2与砂轮基体5外缘部分进行粘胶并凝固，此时温度传感器探头8粘接于磨料片间探头导线孔14内壁上，温度的信号传输导线粘接于基体探头导线孔17内壁上。可以根据不同测试范围和磨削参数进行传感器探头的互换，并非永久性粘接。
进一步将砂轮基体5内部的一侧端面在一定范围内掏空成空圆环状槽，并在槽底内表面加工对称的模块底座7，为砂轮基体的一部分。用于温度采集传输模块的安装，防止温度无线模块底部与砂轮槽底金属接触导电。温度传感器探头的信号传输导线一端连接温度传感器探头8，并分别通过磨料片间探头导线孔14和基体探头导线孔17与安装完成的两个温度采集传输模块进行连接。如图8所示，通过锁紧螺栓4将砂轮盖板与砂轮基体上的盖板螺栓安装孔18进行连接锁紧。通过砂轮柄和砂轮柄安装孔16连接，传动动力，采集直接磨削温度，并将磨削温度信号通过无线的方式传输至外部接收端，完成采集工作。此结构简单，直接采集，数据可信度高，采集范围广，结构互换性强，易改变结构实现更广泛的磨削温度采集。
当然上述显示和描述只为说明本发明的技术构思和特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，本发明不受上述实例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还有会有各种改进和变化，凡根据本发明作的改进、变化或修饰都要落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，包括砂轮部分和采集传输部分，
所述砂轮部分包括砂轮基体(5)、CBN分块磨料片(2)和砂轮盖板(6)；
所述采集传输部分包括一一对应连接的温度传感器探头(8)和温度采集传输模块；
所述砂轮基体(5)一侧端面内部开设空圆环状槽，用于温度采集传输模块的安装；砂轮盖板(6)与砂轮基体(5)开槽的一侧端面封装紧固；CBN分块磨料片(2)粘接在砂轮基体(5)的圆周表面；
所述砂轮基体(5)上开有与温度传感器探头(8)对应的若干组对称导线孔，每组导线孔包括同轴布置的磨料片间探头导线孔(14)和基体探头导线孔(17)，磨料片间探头导线孔(14)对应设置在相邻的CBN分块磨料片(2)之间，基体探头导线孔(17)开设在砂轮基体(5)的圆周上；温度传感器探头(8)安装于磨料片间探头导线孔(14)内，并略低于相邻的CBN分块磨料片(2)表面；信号传输导线穿过基体探头导线孔(17)与对应的温度采集传输模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，所述空圆环状槽的槽底对称设置模块底座(7)；设置两组呈半圆弧的温度采集传输模块，温度采集传输模块两端分别通过模块锁紧螺栓(22)与模块底座(7)进行固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，两个对称的温度采集传输模块的两端分别设置两个模块安装孔(11)，模块底座(7)上设置八个模块锁紧螺纹孔(10)，模块安装孔(11)和模块锁紧螺纹孔(10)通过模块锁紧螺栓(9)分别一一对应连接固定；两个对称的温度采集传输模块固定端之间呈间隙布置。
4.根据权利要求1所述的一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，每组温度采集传输模块包括依次连接的信号采集模块、信号放大模块和信号无线传输模块。
5.根据权利要求1所述的一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，所述温度传感器探头(8)粘接在磨料片间探头导线孔(14)中，信号传输导线粘接在基体探头导线孔(17)内。
6.根据权利要求1所述的一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，所述磨料片间探头导线孔(14)两侧的CBN分块磨料片(2)之间的空隙宽度，与基体探头导线孔(17)的直径大小相同。
7.根据权利要求1所述的一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，所述CBN分块磨料片(2)与砂轮基体(5)粘接形成沿圆周的圆周粘胶层(12)，相邻CBN分块磨料片(2)之间呈间隙设置，形成截面粘胶层(13)。
8.根据权利要求1所述的一种磨削温度在线测量的砂轮，其特征在于，所述砂轮盖板(6)通过锁紧螺栓(4)穿过六个盖板螺栓安装孔(18)与砂轮基体(5)连接并锁紧。
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