CN205111585U - 一种可实时监控磨削工况的砂轮装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，包括砂轮主体、设于砂轮主体上与终端计算机通信连接的数据采集模块及与数据采集模块通信连接的声发射传感器、磨削力传感器及激光位移传感器，其中,声发射传感器用于实时采集砂轮磨削状态改变的动态过程量，磨削力传感器用于实时采集砂轮磨削磨损信息，激光位移传感器用于实时获得砂轮表面廓形和径向圆跳动值的信息。采用该技术方案，可方便对砂轮进行及时修复，确保工件的磨削质量与效率，同时确保了砂轮的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种砂轮磨削装置，尤其是涉及一种可实时监控磨削工况的砂轮装置。
背景技术
随着机械产品性能、工作寿命和可靠性要求的不断提高，不仅对零件的尺寸和形状精度有较高的要求，而且对零件加工表面完整性也提出了更高的要求，特别是在航空航天、国防军工、化工以及汽车等重要领域。磨削加工是精密加工的主要手段，其磨粒和切屑尺寸细小，磨削力小，参与切削的磨粒众多，很容易获得高精度和低表面粗糙度的表面，因此磨削加工在现代加工方法中有着重要的地位。
在磨削过程中，由于机械、物理和化学作用造成砂轮磨损，磨削能力下降。砂轮严重磨损后，若继续使用，将引起磨削振动、噪声、工件烧伤、恶化加工表面质量等，同时也很难保证工件的几何精度。砂轮虽然有一定的自砺性，例如粗磨时砂轮的磨削表面就是靠自砺更新的，但一般条件下不可能完全自砺，因此磨损后必须及时修整。在实际的磨削加工中，砂轮磨损的判断往往依靠工人的经验来判断，所以往往由于经验的不足，导致砂轮磨损后没能及时修整，不仅导致零件表面完整性变差，而且由于砂轮磨损过于严重将导致砂轮修整时间变长，影响加工效率和降低砂轮寿命。如果能在砂轮磨削过程中对砂轮的磨损情况进行实时监控，可以对砂轮的磨损情况实时掌握，有利于获得更好的磨削加工表面。
中国专利CN102267095B公开一种砂轮在线监控与修整方法，利用现有的砂轮修整系统检测砂轮在磨削过程中发出并经处理的声发射数字信号，并利用BP神经网络训练，准备预测砂轮修整的起始时刻和结束时刻，实现砂轮的自动修整功能。但该方法只利用声发射信号来监控，有一定的不足之处。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，方便对砂轮进行及时修复，确保工件的磨削质量与效率，同时确保了砂轮的使用寿命。
为了达到上述目的，本实用新型采用这样的技术方案是：
一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，包括砂轮主体、设于砂轮主体上与终端计算机通信连接的数据采集模块及与数据采集模块通信连接的声发射传感器、磨削力传感器及激光位移传感器，其中,声发射传感器用于实时采集砂轮磨削状态改变的动态过程量，磨削力传感器用于实时采集砂轮磨削磨损信息，激光位移传感器用于实时获得砂轮表面廓形和径向圆跳动值的信息。
优选地，所述的声发射传感器可拆卸地设于声发射安装块内，磨削力传感器可拆卸地设于磨削力安装块内，声发射安装块与磨削力安装块分别通过螺钉安装于砂轮主体上，且声发射传感器和磨削力传感器通过信号线由设于砂轮主体上的沟槽将数据传输到数据采集模块上。
优选地，所述的砂轮主体安装有磨削力平衡块、声发射平衡块以及数据采集平衡块，各平衡块在砂轮主体上的位置与各自模块相对应。
优选地，所述的砂轮主体通过前法兰和后法兰安装于一主轴箱的主轴上，并由锁紧螺母固定于主轴上，砂轮主体上还装设有砂轮盖。
优选地，所述主轴箱与砂轮主体之间还设有一能容纳砂轮主体的防护罩，该防护罩具有一底板和与底板连接的开口向下的U型围板，防护罩内U型围板与砂轮主体间设有一支撑板，该支撑板上具有一滑轨，滑轨的一端设有一电机，激光位移传感器设于滑轨上，电机通过一联轴器连接丝杆带动激光位移传感器沿滑轨移动。
采用上述技术方案后，本实用新型所涉及的一种可实时监控磨削工况的砂轮装置具有以下有益效果：
与现有技术比较，本实用新型具有如下突出优点：
1）可实时监控磨粒磨损情况，多传感器砂轮能实时将磨削过程的磨削磨损相关的数据传送给计算机，计算机处理数据评估砂轮的磨损情况。
2）可实时监控砂轮表面廓形，激光位移传感器实时测量砂轮表面廓形数据，经过计算机数据处理后获得廓形，特别适合圆弧砂轮。
3）安装方便，本实用新型的传感器采用内置模块，并设计为可拆卸模式，更换传感器方便快捷。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
图2为本实用新型实施例的砂轮示意图。
图3为本实用新型实施例的砂轮廓形测量示意图。
具体实施方式
为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。
如图1、2所示，本实用新型实施例结构有砂轮主体1，数据采集模块2，声发射安装块3，声发射传感器4，砂轮盖5，主轴6，锁紧螺母7，前法兰8，后法兰9，磨削力平衡块10，数据采集平衡块11，防护罩12，主轴箱13，声发射平衡块14，磨削力安装块15，磨削力传感器16，激光位移传感器17及电机18等。
砂轮主体1通过前法兰8和后法兰9安装于主轴箱13的主轴6上，并由锁紧螺母7将其固定于主轴6上，砂轮主体上还装设有砂轮盖5。
声发射传感器4通过端口插接方式设于声发射安装块3内，磨削力传感器16同样通过端口插接方式设于磨削力安装块15内，声发射安装块3与磨削力安装块15分别通过螺钉安装于砂轮主体1上。声发射传感器4和磨削力传感器16通过信号线由砂轮主体1上的沟槽将数据传输到数据采集模块2上。
声发射传感器4的信号经过频谱分析，研究其磨削工件产生的声发射信号的频谱特征，建立工件表面质量与声发射信号的模型。一般来说，当砂轮磨损时，其切刃逐渐变钝，导致磨削力急剧增大，特别是法向磨削力。可建立磨削力数据库，记录各种工况下磨削力的数值，用以对比监控。因此磨削力传感器16的信号经过分析处理，可实时判断砂轮磨损情况。
主轴箱13与砂轮主体1之间还设有一能容纳砂轮主体1的防护罩12，该防护罩12具有一底板和与底板连接的开口向下的U型围板，防护罩12内U型围板与砂轮主体1间设有一支撑板21，该支撑板21上具有一滑轨，滑轨的一端设有一电机18，激光位移传感器17设于滑轨上，电机18通过一联轴器20连接丝杆19带动激光位移传感器17沿滑轨移动。
砂轮主体1还安装有磨削力平衡块10、声发射平衡块14以及数据采集平衡块11，各自平衡块在砂轮主体1的位置与各自模块相对应。砂轮盖5通过螺钉安装于砂轮主体1上。根据实际声发射传感器4，声发射安装块3，磨削力传感器16，磨削力安装块15以及数据采集模块2的质量，合理配置声发射平衡块14，磨削力平衡块10和数据采集平衡块11的质量，配合前法兰8上的小质量块以保持动静平衡。
磨削加工时，主轴6通过前法兰8，后法兰9和锁紧螺母7带动砂轮主体1旋转。声发射传感器4和磨削力传感器16将磨削过程监控的数据传送至数据采集模块2，数据采集模块2通过无线传输模式将磨削过程数据传送至计算机。电机18通过一联轴器20连接丝杆19带动激光位移传感器17沿着支撑板21的滑轨来回移动，相对于沿着砂轮主体1轴向移动，采集砂轮主体1表面的廓形数据。激光位移传感器17同样通过无线传输模式将砂轮廓形数据传至计算机。计算机收到声发射，磨削力和砂轮廓形数据后进行数据处理，对比已有的数据库，判断砂轮是否磨损，进而进行砂轮修整。
如图3所示，砂轮磨削过程中，激光位移传感器17沿着支撑板21的滑轨来回移动，采集砂轮表面的廓形数据和砂轮的径向圆跳动值，采集方向沿着砂轮的轴向方向。对于非平面砂轮而言，例如圆弧砂轮，可以获取圆弧砂轮的圆弧半径数据，经计算机数据处理获得圆弧半径值。当砂轮径向圆跳动值过大或者砂轮的廓形误差超过允许值，应该停止磨削加工，进行砂轮修整。
一般来说，声发射和磨削力信号可以有效地评判砂轮的磨损情况，因此采用声发射传感器4和磨削力传感器16采集砂轮磨削数据。但也可根据实际的磨削加工情况，更换传感器的类型，采集其他类型的数据信息。
本实用新型的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。
Claims (5)
1.一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，其特征在于：包括砂轮主体、设于砂轮主体上与终端计算机通信连接的数据采集模块及与数据采集模块通信连接的声发射传感器、磨削力传感器及激光位移传感器，其中,声发射传感器用于实时采集砂轮磨削状态改变的动态过程量，磨削力传感器用于实时采集砂轮磨削磨损信息，激光位移传感器用于实时获得砂轮表面廓形和径向圆跳动值的信息。
2.如权利要求1所述的一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，其特征在于：所述的声发射传感器可拆卸地设于声发射安装块内，磨削力传感器可拆卸地设于磨削力安装块内，声发射安装块与磨削力安装块分别通过螺钉安装于砂轮主体上，且声发射传感器和磨削力传感器通过信号线由设于砂轮主体上的沟槽将数据传输到数据采集模块上。
3.如权利要求1所述的一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，其特征在于：所述的砂轮主体安装有磨削力平衡块、声发射平衡块以及数据采集平衡块，各平衡块在砂轮主体上的位置与各自模块相对应。
4.如权利要求1所述的一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，其特征在于：所述的砂轮主体通过前法兰和后法兰安装于一主轴箱的主轴上，并由锁紧螺母固定于主轴上，砂轮主体上还装设有砂轮盖。
5.如权利要求4所述的一种可实时监控磨削工况的砂轮装置，其特征在于：所述主轴箱与砂轮主体之间还设有一能容纳砂轮主体的防护罩，该防护罩具有一底板和与底板连接的开口向下的U型围板，防护罩内U型围板与砂轮主体间设有一支撑板，该支撑板上具有一滑轨，滑轨的一端设有一电机，激光位移传感器设于滑轨上，电机通过一联轴器连接丝杆带动激光位移传感器沿滑轨移动。
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Cited By (2)
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| 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 |
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