CN214559523U - 一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，包括设置在砂轮进给系统上的砂轮；还包括安装架、测力仪、红外测温仪、激光位移传感器、测力仪电荷放大器、测力仪数据采集器、位移传感器数据采集器、测温仪数据采集器以及计算机处理装置；所述工件装夹于测力仪上，测力仪通过导线与测力仪电荷放大器电连接，测力仪电荷放大器通过导线与测力仪数据采集器电连接，数据采集器通过导线与计算机处理装置电连接；所述红外测温仪用于检测砂轮的磨削温度，所述激光位移传感器用于检测砂轮的轴向位移。本实用新型能够实现磨削过程的实时跟踪检测，从而自适应调整砂轮进给系统的转速与进给量，使磨削过程更加高效稳定。

Description

一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种在线检测装置，特别是涉及一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置。

背景技术

外圆磨床，是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形工件外表面的磨床。工件的加工精度都是以微米计量，毛坯工件的直径与标准工件的直径差为磨削余量，当磨削余量为零时，代表工件已磨削完成。

目前，装有砂轮的磨床在磨削工件时，还需要对磨削余量以及磨削进给量进行实时确定，以调整砂轮进给系统的转速与进给量，上述的检测多采用人工在线操作方式或者采用离线检测方式，不仅检测精度不高，而且磨削加工效率低。因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，本实用新型能够实现磨削过程的实时跟踪检测，从而自适应调整砂轮进给系统的转速与进给量，使磨削过程更加高效稳定。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，包括设置于磨床主轴上的砂轮，所述砂轮用于磨削工件；还包括安装架、测力仪、红外测温仪、激光位移传感器、测力仪电荷放大器、测力仪数据采集器、位移传感器数据采集器、测温仪数据采集器以及计算机处理装置，所述测力仪、红外测温仪以及激光位移传感器安装于安装架上，所述砂轮上设有温度检测平面和距离检测平面；

所述工件装夹于测力仪上，测力仪通过导线与测力仪电荷放大器电连接，测力仪电荷放大器通过导线与测力仪数据采集器电连接，测力仪数据采集器通过导线与计算机处理装置电连接；

所述红外测温仪用于检测砂轮上温度检测平面的磨削温度，红外测温仪通过导线与测温仪数据采集器电连接，测温仪数据采集器通过导线与计算机处理装置电连接；

所述激光位移传感器用于检测砂轮上距离检测平面的轴向位移，激光位移传感器通过导线与位移传感器数据采集器电连接，位移传感器数据采集器通过导线与计算机处理装置电连接。

通过采用上述技术方案，可在磨削过程中，对砂轮的磨削力、磨削温度、轴向位移量进行检测，即通过计算机处理装置对测力仪、红外测温仪以及激光位移传感器检测的数据进行处理，处理后将信息反馈给砂轮进给系统调整转速与进给量，使磨削过程更加高效稳定。

本实用新型进一步设置为，所述安装架包括底板、竖直滑台、第一横向滑台及第二横向滑台，所述竖直滑台设置于底板上用于驱动第一横向滑台和第二横向滑台升降，所述红外测温仪以及激光位移传感器分被设置在第一横向滑台和第二横向滑台上。

通过采用上述技术方案，能够根据实际情况进行红外测温仪以及激光位移传感器的横向以及纵向位置调整，使砂轮的磨削温度和轴向位移量被准确检测到。

本实用新型进一步设置为，所述竖直滑台包括竖直支架、第一驱动电机、第一丝杠、第一丝杠螺母、第一滑块以及第二滑块，所述竖直支架的底端连接于底板上，第一驱动电机安装于竖直支架的顶部，第一丝杠螺母安装于竖直支架的底部，所述第一丝杠的一端与第一驱动电机的电机轴联动连接，第一丝杠的另一端转动设置于第一丝杠螺母上，所述第一滑块和第二滑块均螺纹连接于第一丝杠上，所述竖直支架上还设有贯穿第一滑块和第二滑块并对第一滑块和第二滑块起到导向作用的第一导杆。

通过采用上述技术方案，能够实现竖直滑台的升降功能，使红外测温仪以及激光位移传感器进行稳定升降，且结构简单，操作十分方便。

本实用新型进一步设置为，所述第一横向滑台包括第一横向支架、第二驱动电机、第二丝杠、第二丝杠螺母以及第一安装座，所述第一横向支架与第一滑块相连接，第二驱动电机安装于第一横向支架的一端，第二丝杠螺母安装于第一横向支架的另一端，所述第二丝杠的一端与第二驱动电机的电机轴联动连接，第二丝杠的另一端转动设置于第二丝杠螺母上，所述第一安装座螺纹连接于第二丝杠上，所述第一横向支架上还设有贯穿第一安装座并对第一安装座起到导向作用的第二导杆，所述红外测温仪设置在第一安装座上。

通过采用上述技术方案，能够实现第一横向滑台的横向位移功能，使红外测温仪稳定横向位移，且结构简单，操作十分方便。

本实用新型进一步设置为，所述第二横向滑台包括第二横向支架、第三驱动电机、第三丝杠、第三丝杠螺母以及第二安装座，所述第二横向支架与第二滑块相连接，第三驱动电机安装于第二横向支架的一端，第三丝杠螺母安装于第二横向支架的另一端，所述第三丝杠的一端与第三驱动电机的电机轴联动连接，第三丝杠的另一端转动设置于第三丝杠螺母上，所述第二安装座螺纹连接于第三丝杠上，所述第二横向支架上还设有贯穿第二安装座并对第二安装座起到导向作用的第三导杆，所述激光位移传感器设置在第二安装座上。

通过采用上述技术方案，能够实现第二横向滑台的横向位移功能，使激光位移传感器稳定横向位移，且结构简单，操作十分方便。

本实用新型进一步设置为，所述底板上还设有抵在竖直支架侧部的肋板。

通过采用上述技术方案，能够提升竖直支架的安装强度，进而提升整体的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型整体的主视图；

图2为本实用新型的局部立体图；

图3为本实用新型安装架的结构示意图；

图4为本实用新型的原理图。

图中：1、砂轮进给系统；2、砂轮；3、工件；4、安装架；5、测力仪；6、红外测温仪；7、激光位移传感器；8、测力仪电荷放大器；9、测力仪数据采集器；10、位移传感器数据采集器；11、测温仪数据采集器；12、计算机处理装置；13、温度检测平面；14、距离检测平面；15、底板；16、竖直滑台；17、第一横向滑台；18、第二横向滑台；19、竖直支架；20、第一驱动电机；21、第一丝杠；22、第一丝杠螺母；23、第一滑块；24、第二滑块；25、第一导杆；26、第一横向支架；27、第二驱动电机；28、第二丝杠；29、第二丝杠螺母；30、第一安装座；31、第二导杆；32、第二横向支架；33、第三驱动电机；34、第三丝杠；35、第三丝杠螺母；36、第二安装座；37、第三导杆；38、肋板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：如附图1～4所示的一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，包括设置在砂轮进给系统1上的砂轮2，砂轮2可为碗型砂轮，所述砂轮2用于磨削工件3（例如：硬质合金刀片）；该检测装置还包括安装架4、测力仪5、红外测温仪6、激光位移传感器7、测力仪电荷放大器8、测力仪数据采集器9、位移传感器数据采集器10、测温仪数据采集器11以及计算机处理装置12，所述测力仪5、红外测温仪6以及激光位移传感器7安装于安装架4上，所述砂轮2上设有温度检测平面13和距离检测平面14，二者均呈圆环形状；

所述工件3装夹于测力仪5上，测力仪5通过导线与测力仪电荷放大器8电连接，测力仪电荷放大器8通过导线与测力仪数据采集器9电连接，测力仪数据采集器9通过导线与计算机处理装置12电连接；测力仪5用于检测砂轮2磨削力信号，测得的磨削力信号经过测力仪电荷放大器8放大后，发送给测力仪数据采集器9，测力仪数据采集器9将该磨削力信号传输给计算机处理装置12。

所述红外测温仪6用于检测砂轮2上温度检测平面13的磨削温度，红外测温仪6发射光线于温度检测平面13（即砂轮2与工件3接触产生摩擦的平面），红外测温仪6通过导线与测温仪数据采集器11电连接，测温仪数据采集器11通过导线与计算机处理装置12电连接；

所述激光位移传感器7用于检测砂轮2上距离检测平面14的轴向位移，激光位移传感器7发射光线于距离检测平面14，激光位移传感器7通过导线与位移传感器数据采集器10电连接，位移传感器数据采集器10通过导线与计算机处理装置12电连接。

利用上述结构可在磨削过程中，对砂轮2的磨削力、磨削温度、轴向位移量进行检测，即通过计算机处理装置12对测力仪5、红外测温仪6以及激光位移传感器7检测的数据进行处理，处理后将信息反馈给砂轮进给系统1调整转速与进给量，使磨削过程更加高效稳定。

如附图3所示，所述安装架4包括底板15、竖直滑台16、第一横向滑台17及第二横向滑台18，所述竖直滑台16设置于底板15上用于驱动第一横向滑台17和第二横向滑台18升降，所述红外测温仪6以及激光位移传感器7分被设置在第一横向滑台17和第二横向滑台18上。该设计能够根据实际情况进行红外测温仪6以及激光位移传感器7的横向以及纵向位置调整，使砂轮2的磨削温度和轴向位移量被准确检测到。

如附图3所示，所述竖直滑台16包括竖直支架19、第一驱动电机20、第一丝杠21、第一丝杠螺母22、第一滑块23以及第二滑块24，所述竖直支架19的底端连接于底板15上，第一驱动电机20安装于竖直支架19的顶部，第一丝杠螺母22安装于竖直支架19的底部，所述第一丝杠21的一端与第一驱动电机20的电机轴联动连接，第一丝杠21的另一端转动设置于第一丝杠螺母22上，所述第一滑块23和第二滑块24均螺纹连接于第一丝杠21上，所述竖直支架19上还设有贯穿第一滑块23和第二滑块24并对第一滑块23和第二滑块24起到导向作用的第一导杆25。该设计能够实现竖直滑台16的升降功能，使红外测温仪6以及激光位移传感器7进行稳定升降，且结构简单，操作十分方便。

如附图3所示，所述第一横向滑台17包括第一横向支架26、第二驱动电机27、第二丝杠28、第二丝杠螺母29以及第一安装座30，所述第一横向支架26与第一滑块23相连接，第二驱动电机27安装于第一横向支架26的一端，第二丝杠螺母29安装于第一横向支架26的另一端，所述第二丝杠28的一端与第二驱动电机27的电机轴联动连接，第二丝杠28的另一端转动设置于第二丝杠螺母29上，所述第一安装座30螺纹连接于第二丝杠28上，所述第一横向支架26上还设有贯穿第一安装座30并对第一安装座30起到导向作用的第二导杆31，所述红外测温仪6设置在第一安装座30上。该设计能够实现第一横向滑台17的横向位移功能，使红外测温仪6稳定横向位移，且结构简单，操作十分方便。

如附图3所示，所述第二横向滑台18包括第二横向支架32、第三驱动电机33、第三丝杠34、第三丝杠螺母35以及第二安装座36，所述第二横向支架32与第二滑块24相连接，第三驱动电机33安装于第二横向支架32的一端，第三丝杠螺母35安装于第二横向支架32的另一端，所述第三丝杠34的一端与第三驱动电机33的电机轴联动连接，第三丝杠34的另一端转动设置于第三丝杠螺母35上，所述第二安装座36螺纹连接于第三丝杠34上，所述第二横向支架32上还设有贯穿第二安装座36并对第二安装座36起到导向作用的第三导杆37，所述激光位移传感器7设置在第二安装座36。该设计能够实现第二横向滑台18的横向位移功能，使激光位移传感器7稳定横向位移，且结构简单，操作十分方便。

如附图3所示，所述底板15上还设有抵在竖直支架19侧部的肋板38。该设计能够提升竖直支架19的安装强度，进而提升整体的使用寿命。

其中，需要说明的是，上述的第一驱动电机20、第二驱动电机27、第三驱动电机33通过单片机进行控制，根据砂轮2加工程序，控制升降架使激光位移传感器7和红外测温仪6移动，保证加工过程中激光位移传感器7发射光线在砂轮2的距离检测平面14上，红外测温仪6发射光线在温度检测平面13上，实现磨削过程中实时跟踪检测。

本实用新型还提出了一种数据分析系统：建立磨削工艺参数（主轴转速、进给速度）与磨削稳定性之间的数学模型，包括磨削温度、砂轮位移、磨削力。其次，分析端面磨削过程中磨削力与磨削电流的对应关系，建立两者之间的映射关系，依据磨削力的阈值，给定磨削电流的阈值。采用深度学习技术建立磨削工艺参数（主轴转速、进给量）与磨削稳定性、磨削电流之间的关系。计算机处理装置分析处理数据判断磨削稳定状况，将信号反馈给砂轮进给系统，通过监控磨削稳定性和磨削电流，自适应调整转速与进给量，使得磨削过程高效稳定。

Claims (6)

1.一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，包括设置在砂轮进给系统(1)上的砂轮(2)，所述砂轮(2)用于磨削工件(3)；其特征在于：还包括安装架(4)、测力仪(5)、红外测温仪(6)、激光位移传感器(7)、测力仪电荷放大器(8)、测力仪数据采集器(9)、位移传感器数据采集器(10)、测温仪数据采集器(11)以及计算机处理装置(12)，所述测力仪(5)、红外测温仪(6)以及激光位移传感器(7)安装于安装架(4)上，所述砂轮(2)上设有温度检测平面(13)和距离检测平面(14)；

所述工件(3)装夹于测力仪(5)上，测力仪(5)通过导线与测力仪电荷放大器(8)电连接，测力仪电荷放大器(8)通过导线与测力仪数据采集器(9)电连接，测力仪数据采集器(9)通过导线与计算机处理装置(12)电连接；

所述红外测温仪(6)用于检测砂轮(2)上温度检测平面(13)的磨削温度，红外测温仪(6)通过导线与测温仪数据采集器(11)电连接，测温仪数据采集器(11)通过导线与计算机处理装置(12)电连接；

所述激光位移传感器(7)用于检测砂轮(2)上距离检测平面(14)的轴向位移，激光位移传感器(7)通过导线与位移传感器数据采集器(10)电连接，位移传感器数据采集器(10)通过导线与计算机处理装置(12)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，其特征在于：所述安装架(4)包括底板(15)、竖直滑台(16)、第一横向滑台(17)及第二横向滑台(18)，所述竖直滑台(16)设置于底板(15)上用于驱动第一横向滑台(17)和第二横向滑台(18)升降，所述红外测温仪(6)以及激光位移传感器(7)分被设置在第一横向滑台(17)和第二横向滑台(18)上。

3.根据权利要求2所述的一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，其特征在于：所述竖直滑台(16)包括竖直支架(19)、第一驱动电机(20)、第一丝杠(21)、第一丝杠螺母(22)、第一滑块(23)以及第二滑块(24)，所述竖直支架(19)的底端连接于底板(15)上，第一驱动电机(20)安装于竖直支架(19)的顶部，第一丝杠螺母(22)安装于竖直支架(19)的底部，所述第一丝杠(21)的一端与第一驱动电机(20)的电机轴联动连接，第一丝杠(21)的另一端转动设置于第一丝杠螺母(22)上，所述第一滑块(23)和第二滑块(24)均螺纹连接于第一丝杠(21)上，所述竖直支架(19)上还设有贯穿第一滑块(23)和第二滑块(24)并对第一滑块(23)和第二滑块(24)起到导向作用的第一导杆(25)。

4.根据权利要求3所述的一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，其特征在于：所述第一横向滑台(17)包括第一横向支架(26)、第二驱动电机(27)、第二丝杠(28)、第二丝杠螺母(29)以及第一安装座(30)，所述第一横向支架(26)与第一滑块(23)相连接，第二驱动电机(27)安装于第一横向支架(26)的一端，第二丝杠螺母(29)安装于第一横向支架(26)的另一端，所述第二丝杠(28)的一端与第二驱动电机(27)的电机轴联动连接，第二丝杠(28)的另一端转动设置于第二丝杠螺母(29)上，所述第一安装座(30)螺纹连接于第二丝杠(28)上，所述第一横向支架(26)上还设有贯穿第一安装座(30)并对第一安装座(30)起到导向作用的第二导杆(31)，所述红外测温仪(6)设置在第一安装座(30)上。

5.根据权利要求3所述的一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，其特征在于：所述第二横向滑台(18)包括第二横向支架(32)、第三驱动电机(33)、第三丝杠(34)、第三丝杠螺母(35)以及第二安装座(36)，所述第二横向支架(32)与第二滑块(24)相连接，第三驱动电机(33)安装于第二横向支架(32)的一端，第三丝杠螺母(35)安装于第二横向支架(32)的另一端，所述第三丝杠(34)的一端与第三驱动电机(33)的电机轴联动连接，第三丝杠(34)的另一端转动设置于第三丝杠螺母(35)上，所述第二安装座(36)螺纹连接于第三丝杠(34)上，所述第二横向支架(32)上还设有贯穿第二安装座(36)并对第二安装座(36)起到导向作用的第三导杆(37)，所述激光位移传感器(7)设置在第二安装座(36)上。

6.根据权利要求3所述的一种碗型砂轮端面磨削硬质合金刀片在线检测装置，其特征在于：所述底板(15)上还设有抵在竖直支架(19)侧部的肋板(38)。

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