CN116037708A - 一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置及方法，涉及圆锯片加工技术领域，包括主体结构、检测装置、校平处理装置和辊压处理装置，主体结构包括床身、安装于床身的主轴系统；检测装置包括激光位移传感器，激光位移传感器通过Y轴直线滑移平台连接Z轴滑动模组，Z轴滑动模组与床身固定；校平处理装置包括校平直线滑移平台，固定装置一端安装于校平直线滑移平台，另一端相对安装支撑平板和气锤；辊压处理装置包括辊压直线滑移平台，辊压直线滑移平台上相对设置第一辊压轮和第二辊压轮。本发明集圆锯片检测、辊压、校平为一体，能够精确的测量出圆锯片平面度、端跳，并在加工材过程中能够克服主轴误差的横向振动。

Description

一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置及方法

技术领域

本发明涉及圆锯片加工技术领域，尤其涉及一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置及方法。

背景技术

现有的圆锯片静态技术指标检测方式一般为平面度检测和端面跳动检测等，平面度检测是在均匀涂抹油的基体是以500：0.2的平尺和塞尺绕基体轴心刮拭，基体上油被刮去处即为突出部分，该法对操作人员要求高较为费时，并且存在一定误差；现有的端面圆跳动通过将待测圆锯片安装在跳动仪芯轴上并由法兰盘固定。缓慢旋转一周读出百分表上的数值即为其端面圆跳动；现有的径向圆跳动通过人工使用位移测量仪检测圆锯片径向跳动。以上检测方式相对制约了圆锯片基体的检测生产方式，并且目前圆锯片的加工需求日渐提高，其高速切削下的稳定性也尤为重要，目前亟需一种能够全自动快速检测圆锯片静动态检测处理方式。

现有的动态特性分析大多只是测量圆锯片在高速旋转下的横向振动却没有考虑旋转轴本身轴线的轴向和倾角误差，在分析动态特性时无可避免的引入了轴的误差，不能很好的区分动态特性的产生机理，因此往往测出的动态特性指标并不准确，就更不能很好的讨论动静态关系。并且动态特性检测后的辊压操作往往要更换加工设备而不能统一流程，造成二次装配误差。

锯片基体现有校平处理工艺是：将基体贴紧放置在专用钢制平台上，通过铜锤锤击的方法把基体突出部分砸平。采用锤击的方法校平一张金刚石锯片需要不断的锤击，不断找平，耗时5-10分钟，同时对工人技术锤击技术要求较高，劳动强度大而且废品率控制的并不理想。

这些测量静态特性的方法效率低、工作量大并且测试用的器材种类多，而动态特性的测量方法往往因为在数据处理时没有分离轴的误差而使数据不准确，二次装配误差的存在也制约了测量精度的提高。对于校平工艺，因为费时费力并且对工人的操作熟练度有一定要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置及方法，集圆锯片检测、辊压、校平为一体，能够精确的测量出圆锯片平面度、端跳，并在加工材过程中能够克服主轴误差的横向振动。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，包括：

主体结构，包括床身、安装于床身的主轴系统，主轴系统用于安装圆锯片；

检测装置，包括激光位移传感器，激光位移传感器通过Y轴直线滑移平台连接Z轴滑动模组，Z轴滑动模组与床身固定；

校平处理装置，设于主轴系统一侧，包括校平直线滑移平台，固定装置一端安装于校平直线滑移平台，另一端相对安装支撑平板和气锤，支撑平板和气锤之间形成圆锯片容纳空间；

辊压处理装置，设于主轴系统另一侧，包括辊压直线滑移平台，辊压直线滑移平台上相对设置第一辊压轮和第二辊压轮，第一辊压轮和第二辊压轮能够沿X向、Y向移动。

作为进一步的实现方式，所述激光位移传感器对应于圆锯片表面，并连接计算机；激光位移传感器用于采集圆锯片的端面跳动，通过计算机端标记出圆锯片端面跳动不合格位置。

作为进一步的实现方式，所述主轴系统安装编码器，用于获取圆锯片旋转转数。

作为进一步的实现方式，所述校平直线滑移平台包括X轴直线滑移模块和Y轴直线滑移模块，所述固定装置安装于X轴直线滑移模块。

作为进一步的实现方式，所述气锤的轴线与支撑平板垂直，气锤控制端与控制系统连接，以根据圆锯片平面度调节锤击力度和次数。

作为进一步的实现方式，所述第一辊压轮安装于第一辊压轮支撑装置一侧，第一辊压轮支撑装置与第一辊压轮固定装置相连；第二辊压轮安装于第二辊压轮支撑装置一侧，第二辊压轮支撑装置另一侧安装第二辊压轮固定装置。

作为进一步的实现方式，所述第一辊压轮支撑装置和第二辊压轮支撑装置分别由若干气缸组成；

所述第一辊压轮固定装置、第二辊压轮支撑装置分别包括支撑板和直线模组，直线模组和气缸通过支撑板相连。

作为进一步的实现方式，所述第一辊压轮固定装置、第二辊压轮固定装置与其外侧的辊压外壳连接，辊压外壳与辊压直线滑移平台连接。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置的使用方法，包括：

电机通过传动机构带动圆锯片稳定旋转；

激光位移传感器检测时可按要求固定或通过直线滑轨移动，激光位移传感器检测振动信号，通过调理电路滤波放大后，经A/D采集卡采集传给工控机；

校平处理装置通过计算机终端控制的信号对圆锯片进行锤击，对其校平，并按要求可向X轴、Y轴方向移动到达指定锤击位置；

辊压处理装置通过气缸气动使之向X轴或Y轴方向移动，到达指定位置对圆锯片进行辊压处理。

作为进一步的实现方式，所述激光位移传感器通过直线滑轨进行移动并高频采点，采集出圆锯片的端面跳动，并通过处理在计算机端标记出圆锯片所有端面跳动不合格位置，实现圆锯片的端面跳动检测；

通过辊压处理装置的一侧辊压轮对圆锯片外围施加力，通过激光位移传感器检测其位移变化，通过应力应变计算得到圆锯片的应力圆。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的校平处理装置设于主轴系统一侧，辊压处理装置设于主轴系统另一侧，检测装置对应于圆锯片前方，集圆锯片检测、辊压、校平为一体，结构紧凑。

(2)本发明的激光位移传感器对应于圆锯片的表面，激光位移传感器通过Y轴直线滑移平台连接Z轴滑动模组，在圆锯片回转过程中，激光位移传感器以一定速度移动，并进行非接触测量，激光位移传感器的采样频率设置满足足够的采样要求，高精度多点检测，能够绘制圆锯片平面大体面轮廓。

(3)本发明的辊压处理装置通过气动使之向X轴或Y轴方向移动，到达指定位置对圆锯片进行辊压处理，能够实现对圆锯片满足辊压处理要求；通过一侧辊压轮对圆锯片外围施加一定的力，然后经过激光传感器检测90度方向圆锯片的变形量，通过应力应变计算得到圆锯片的应力圆。

(4)本发明的校平处理装置包括相对设置的气锤和支撑平板，且二者能够沿X向、Y向移动，通过计算机终端控制的信号能够对圆锯片进行锤击，能够满足圆锯片校平要求。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的整体示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的俯视图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的局部视图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的检测装置结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的校平处理装置结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的辊压处理装置结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的工作原理图。

其中，1、圆锯片，2、检测装置，21、激光位移传感器，22、Y轴直线滑移平台，231、第一Z轴直线导轨，232、第二Z轴直线导轨，3、校平处理装置，31、校平直线滑移平台，311、X轴直线滑移模块，312、Y轴直线滑移模块，32、固定装置，33、支撑平板，34、气锤，4、辊压处理装置，41、辊压直线滑移平台，421、第二辊压轮固定装置，422、第一辊压轮固定装置，431、第一辊压轮支撑装置，432、第二辊压轮支撑装置，441、第二辊压轮，442、第一辊压轮，5、主轴系统，51、电机，52、编码器，53、传动机构，6、控制系统。

具体实施方式

实施例一：

本实施例提供了一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，如图1和图2所示，包括主体结构、检测装置2、校平处理装置3和辊压处理装置4，主体结构包括床身、安装于床身的主轴系统5，主轴系统5通过法兰盘安装圆锯片1。校平处理装置3设于圆锯片1一侧，辊压处理装置4设于圆锯片1另一侧，校平处理装置3、辊压处理装置4安装于床身，并能够相对床身移动。检测装置2、校平处理装置3、辊压处理装置4、主轴系统5均与控制系统6相连。

如图2所示，主轴系统5包括电机51、主轴、传动机构53，电机51通过传动机构53连接主轴，主轴上安装编码器52。在本实施例中，传动机构53采用带传动机构、链传动机构或其他；编码器52的型号采用ZKT80。

检测装置2设于圆锯片1前方，本实施例以圆锯片1朝向主轴系统5一侧为后侧。如图3和图4所示，检测装置2包括激光位移传感器21、Y轴直线滑移平台22、计算机(PC端)、控制模块，激光位移传感器21安装于Y轴直线滑移平台22上侧，Y轴直线滑移平台通过Z轴滑动模组与床身连接；激光位移传感器21能够沿Y轴直线滑移平台22移动。为了保证测量精度，激光位移传感器21与圆锯片1均采用主轴的轴线为定位基准进行安装。

编码器52与激光位移传感器21、主轴电机51和第一Z轴直线导轨231、第二Z轴直线导轨232的电机由同一台时序控制器连接，以精确定激光位移传感器21所测得的圆锯片1表面参数在圆锯片1上的坐标参数。

在本实施例中，Z轴滑动模组包括两个沿Z向设置的直线导轨，即第一Z轴直线导轨231、第二Z轴直线导轨232，Y轴直线滑移平台22通过滑块与第一Z轴直线导轨231、第二Z轴直线导轨232滑动连接；通过Y轴直线滑移平台22和Z轴滑动模组使激光位移传感器21能够沿Y向、Z向移动。

本实施例将激光位移传感器21的测量头正对圆锯片1的表面，在圆锯片1回转过程中，激光位移传感器21以一定速度移动，并进行非接触测量，激光位移传感器21的采样频率设置满足采样要求，高精度多点检测，能够绘制圆锯片1平面大体面轮廓。激光位移传感器21预先设定一定的采样频率，在圆锯片1回转过程中，激光位移传感器21以一定的速度向圆锯片1中心移动，检测圆锯片1的端面跳动、平面度及横向振动等参数。

第一Z轴直线导轨231、第二Z轴直线导轨232上的伺服电机与主轴电机1的相对转动关系则是由控制系统6规定激光位移传感器21的运动速度，当它每测完一次圆锯片1上的径向参数，主轴伺服电机递进一个检测单位，使圆锯片1转动一个单位。

将数据导入主机后及可得到受测锯片的三维表面形貌图，将得到的函数与相应的如平面度及端面跳动的国家标准进行对比，当发现参数h_i超过许用值时则在三维图像上的相应位置打上标记，视为不合格，由主机控制的校平处理装置3则对相应位置按照不平整度的大小来规定校平参数。对于切割时横向振动横检测所得的三维图像，则先将主轴轴线的转动误差进行消去后再进行处理。由于缺少相应的国家标准则需要与测得的静态参数如端面跳动和平面度等进行重合比对并以相应加工条件下的最大切缝厚度为其上限值。当主机上测得的动态特性不合理的点则认为该处圆锯片基体质软需要张紧处理，辊压结构对其进行修复。

检测装置2的圆锯片端面跳动检测功能实现是由主轴带动圆锯片1慢速旋转，圆锯片1旋转转数通过编码器52采集，激光位移传感器21可通过导轨移动实现对基体不同径向分布处的端面圆跳动进行测量，后通过处理在计算机端合并出圆锯片基体的端面全跳动并标记出圆锯片上所有端面跳动不合格的位置，实现圆锯片的端面跳动检测。

检测装置2的圆锯片平面度检测功能实现是由主轴带动圆锯片1旋转，圆锯片1旋转转数通过编码器52采集，圆锯片1慢速转动同时激光位移传感器21沿导轨移动使测量轨迹遍布圆锯片基体的整个平面，在三维模式下用计算机计算出圆锯片每一直径方向各上下偏差曲线的拟合直线，并将得出的与偏差曲线合并的拟合直线的斜率优化为零用来抵消主轴轴线的直线度误差。将所有计算加工后的拟合直线合并为新的圆面，此时得到的整体上下偏差曲面即为受测锯片的平面度。

检测装置2的圆锯片应力圆检测功能实现是通过辊压装置的一侧辊压轮对圆锯片外围施加一定的力，通过激光位移传感器检测其位移变化，通过应力应变计算得到圆锯片的应力圆，如果圆锯片变形过大，外围较软，需采用辊压装置进行张紧处理。通过选择不同的辊压半径和辊压力对张紧前后的圆锯片高速转动的圆锯片的横向振动作对比探究张紧对动态特性的影响。

检测装置2的圆锯片横向振动检测功能实现是由主轴带动圆锯片高旋转，用升降送料台将带切材料向圆锯片进给。由激光位移传感器21沿导轨移动测量圆锯片不同半径分布的横向振动，并且由后期处理将旋转轴轴线导致的圆锯片基体倾斜误差过滤后与测得的静态参数如端面跳动和平面度等进行重合对比来探究影响圆锯片加工时的动态稳定性的因素。

如图5所示，校平处理装置3包括校平直线滑移平台31、固定装置32、支撑平板33、气锤34，固定装置32一端安装于校平直线滑移平台31，另一端相对安装支撑平板33和气锤34，支撑平板33与气锤34的轴线相垂直，气锤34与支撑平板33之间有一定的间距，用于设置圆锯片1，当气锤34锤击圆锯片1时保证其锤击稳定性。气锤34控制端与控制系统6连接，通过计算机终端控制的信号能够对圆锯片1进行锤击，能够满足圆锯片1校平要求。

固定装置32具有足够的刚性和稳定性，在气锤34锤击圆锯片1平面时保证其稳定性。固定装置32包括固定底盘和固定杆，两固定杆相互平行，且一端与固定底盘相连，其中一个固定杆另一端安装支撑平板33，另一个固定杆另一端安装气锤34。

其中，校平直线滑移平台31包括X轴直线滑移模块311和Y轴直线滑移模块312，通过X轴直线滑移模块311和Y轴直线滑移模块312构成X-Y直线滑轨平台，使气锤34和支撑平板33能够沿X向和Y向移动。在本实施例中，X轴直线滑移模块311、Y轴直线滑移模块312为丝杠螺母机构驱动的直线运动平台。

校平处理装置3通过计算机终端控制的信号能够对圆锯片1进行锤击，能够满足圆锯片1校平要求。气锤34控制端与控制系统6连接，对计算机上的圆锯片平面度与最新国家标准比对超过上限值即为不合格处，对不合格表面依据不平程度以调节锤击力度和次数，并且每组锤击指令完成后对校平区域进行上述平面度检测步骤重新检测并比对。

如图1和图6所示，辊压处理装置4包括辊压直线滑移平台41、辊压轮、辊压轮支撑装置、辊压轮固定装置；在本实施例中，相对设置两个辊压轮，即第一辊压轮442、第二辊压轮441；其中，第一辊压轮442位于圆锯片1前侧，第二辊压轮441位于圆锯片1后侧。

第一辊压轮442安装于第一辊压轮支撑装置431一侧，第一辊压轮支撑装置431与第一辊压轮固定装置422相连；第二辊压轮441安装于第二辊压轮支撑装置432一侧，第二辊压轮支撑装置432另一侧安装第二辊压轮固定装置421。

如图6所示，第一辊压轮支撑装置431和第二辊压轮支撑装置432分别由若干小型气缸组成。第一辊压轮固定装置422、第二辊压轮支撑装置432分别为由直线导轨和滑块构成的直线模组，且两直线导轨相互平行，并沿Y向设置；滑块通过支撑板与对应的小型气缸相连。两直线导轨分别与辊压壳体固定。第一辊压轮支撑装置431和第二辊压轮支撑装置432均固定于辊压直线滑移平台41上，辊压直线滑移平台41为X-Y直线滑轨平台。

第一辊压轮固定装置422、第二辊压轮固定装置421与其外侧的辊压外壳连接，辊压外壳与辊压直线滑移平台41连接，直线滑轨41固定在Y轴直线导轨42上，Y轴直线导轨42固定在主体结构上。通过气缸气动使之向X轴或Y轴方向移动，到达指定位置对圆锯片1进行辊压处理，能够实现对圆锯片满足辊压处理要求。

本实施例的辊压处理装置4通过气缸气动使之向X轴或Y轴方向移动，到达指定位置对圆锯片1进行辊压处理，能够实现对圆锯片1满足辊压处理要求。通过辊压处理装置4的一侧辊压轮对圆锯片1外围施加一定的力，然后经过激光位移传感器21检测90度方向圆锯片1的变形量，通过应力应变计算得到圆锯片1的应力圆。

由激光位移传感器21测出圆锯片1上稳定性较弱的部位，将信号传到计算机处，再由计算机控制辊压处理装置4对圆锯片1特定的半径圆周处辊压张紧；并且每完成一次张紧指令，则按上述位移检测步骤重新检测并比对。

如图7所示，本实施例的工作原理为：

在电机51通过传动机构53、主轴带动圆锯片1旋转过程中，圆锯片1旋转转数通过编码器52采集，通过移动的激光位移传感器21进行采样后，将采样点进行数据处理，分析得到端面跳动不满足要求的位置施加锤击校正。通过第二辊压轮441对圆锯片外围施加一定的力，通过激光位移传感器21检测其位移变化，通过应力应变计算得到圆锯片的应力圆，如果圆锯片1不满足应力要求，通过辊压处理装置4进行辊压处理。

激光位移传感器21采集点经过分析，在此坐标系下点的位置方程如下式所示：

其中，V表示位移传感器安装在导轨的速度，r₀表示圆锯片半径，t表示时间，ω表示圆锯片角速度。

取较高的采样频率，实际采样点满足圆锯片1平面检测要求，本实施例的采样频率为10k～15kHz；如图3和图4所示，在激光位移传感器21移动条件下能够得到圆锯片1平面表面的大体轮廓。在此过程中激光位移传感器21通过第一Z轴直线导轨231、第二Z轴直线导轨232进行移动并高频采点，迅速采集出圆锯片1的端面跳动，并通过处理在计算机端标记出圆锯片1上所有端面跳动不合格的位置，实现圆锯片1的端面跳动检测。另外，通过辊压装置4的一侧辊压轮44对圆锯片1外围施加一定的力，通过激光位移传感器21检测其位移变化，通过应力应变计算得到圆锯片1的应力圆。

实施例二：

本实施例提供了一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置的使用方法，包括以下步骤：

在圆锯片旋转驱动过程中，电机控制箱控制电机通过传动机构带动圆锯片稳定旋转。

激光位移传感器检测时可按要求固定或通过直线滑轨移动，激光位移传感器检测振动信号，通过调理电路滤波放大后，经A/D采集卡采集传给工控机，后经过处理在显示器显示。

校平处理装置通过计算机终端控制的信号能够对圆锯片进行锤击，对其校平，并按要求可向X轴Y轴方向移动到达指定锤击位置。

辊压处理装置通过气缸气动使之向X轴或Y轴方向移动，到达指定位置对圆锯片进行辊压处理。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，包括：

主体结构，包括床身、安装于床身的主轴系统，主轴系统用于安装圆锯片；

检测装置，包括激光位移传感器，激光位移传感器通过Y轴直线滑移平台连接Z轴滑动模组，Z轴滑动模组与床身固定；

校平处理装置，设于主轴系统一侧，包括校平直线滑移平台，固定装置一端安装于校平直线滑移平台，另一端相对安装支撑平板和气锤，支撑平板和气锤之间形成圆锯片容纳空间；

辊压处理装置，设于主轴系统另一侧，包括辊压直线滑移平台，辊压直线滑移平台上相对设置第一辊压轮和第二辊压轮，第一辊压轮和第二辊压轮能够沿X向、Y向移动。

2.根据权利要求1所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，所述激光位移传感器对应于圆锯片表面，并连接计算机；激光位移传感器用于采集圆锯片的端面跳动，通过计算机端标记出圆锯片端面跳动不合格位置。

3.根据权利要求2所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，所述主轴系统安装编码器，用于获取圆锯片旋转转数。

4.根据权利要求1所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，所述校平直线滑移平台包括X轴直线滑移模块和Y轴直线滑移模块，所述固定装置安装于X轴直线滑移模块。

5.根据权利要求4所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，所述气锤的轴线与支撑平板垂直，气锤控制端与控制系统连接，以根据圆锯片平面度调节锤击力度和次数。

6.根据权利要求1所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，所述第一辊压轮安装于第一辊压轮支撑装置一侧，第一辊压轮支撑装置与第一辊压轮固定装置相连；第二辊压轮安装于第二辊压轮支撑装置一侧，第二辊压轮支撑装置另一侧安装第二辊压轮固定装置。

7.根据权利要求6所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，所述第一辊压轮支撑装置和第二辊压轮支撑装置分别由若干气缸组成；

所述第一辊压轮固定装置、第二辊压轮支撑装置分别包括支撑板和直线模组，直线模组和气缸通过支撑板相连。

8.根据权利要求6所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置，其特征在于，所述第一辊压轮固定装置、第二辊压轮固定装置与其外侧的辊压外壳连接，辊压外壳与辊压直线滑移平台连接。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置的使用方法，其特征在于，包括：

电机通过传动机构带动圆锯片稳定旋转；

激光位移传感器检测时可按要求固定或通过直线滑轨移动，激光位移传感器检测振动信号，通过调理电路滤波放大后，经A/D采集卡采集传给工控机；

校平处理装置通过计算机终端控制的信号对圆锯片进行锤击，对其校平，并按要求可向X轴、Y轴方向移动到达指定锤击位置；

辊压处理装置通过气缸气动使之向X轴或Y轴方向移动，到达指定位置对圆锯片进行辊压处理。

10.根据权利要求9所述的一种圆锯片检测及校平、辊压处理装置的使用方法，其特征在于，所述激光位移传感器通过直线滑轨进行移动并高频采点，采集出圆锯片的端面跳动，并通过处理在计算机端标记出圆锯片所有端面跳动不合格位置，实现圆锯片的端面跳动检测；

通过辊压处理装置的一侧辊压轮对圆锯片外围施加力，通过激光位移传感器检测其位移变化，通过应力应变计算得到圆锯片的应力圆。

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