[发明专利]砂轮修整形貌可视化监测装置及其监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械磨削加工，特别是一种砂轮修整形貌可视化监测装置及其监测方法。

背景技术

在精密磨削过程中，为尽量避免砂轮磨损后导致被磨削工件的表面质量下降，要经常使用修整工具对磨削砂轮进行修整。而现今砂轮修整过程大多是凭靠操作工人的经验进行，经验选择砂轮修整余量要远远大于实际需要的修整量，从而降低了砂轮使用寿命和加工效率。因此，如何有效监测砂轮修整过程中砂轮表面的形貌特征，对提高工件磨削质量和磨削效率有重要意义。

发明内容

本发明目的是克服上述现有砂轮修整过程凭靠操作工人的经验进行的不足，提供一种砂轮修整形貌可视化监测装置及其监测方法，在砂轮修整过程中对其形貌进行可视化实时监测，以提高工人的磨削质量和磨削效率。

本发明的技术解决方案如下：

一种砂轮修整形貌可视化监测装置，包括砂轮主轴驱动的砂轮，其特点在于，还有单磨粒金刚石砂轮修整器，该单磨粒金刚石砂轮修整器的底座的侧面安装一个声发射传感器，在所述的砂轮的砂轮法兰的外端面贴设有反光片，在所述的砂轮的砂轮法兰的外端面外相对于所述的反光片设置一个光电传感器，所述的声发射传感器和所述的光电传感器都通过数据采集卡与计算机连接。

利用上述的砂轮修整形貌可视化监测装置的监测方法，其特点在于，该方法包括如下步骤：

①数据采集：设定数据采集卡的采样频率为f_s＝10MHz，光电传感器的响应频率为f_m＝20kHz；

②数据滤波处理：当砂轮主轴转动，而与砂轮修整器无接触时，所述的声发射传感器发出声发射信号的或所述的数据采集卡所接收的信号视为干扰信号，通过其频率成份分析，确定低通滤波器的截止频率；

③启动所述的砂轮修整形貌可视化监测装置，计算机通过数据采集卡采集所述的声发射传感器和光电传感器的信号，计算所述的声发射传感器各分段时间内的声发射信号的均方根值，并图像显示修整中砂轮形貌：声发射信号均方根值的突起值部分表示砂轮磨粒与金刚石修整器接触时释放的高能量信号，均方根值的低值部分表示砂轮结合剂与金刚石修整器接触时释放的能量信号。

所述的计算声发射信号均方根值的最大分段时间t_e(s)为：

t_e＝L_e·S_n/πD·f_s

其中：S_n为砂轮旋转一周所采集数据的个数：

S_n＝D·π·f_s/1000·V_r

D：砂轮直径(mm)；

f_s：声数据采样频率(Hz)；

V_r：砂轮修整速度(m/s)

L_e：设定两个采集点之间距离(mm)；

f_s：声发射信号的采样频率(Hz)。

声发射(AE)是一种材料受外力或内力作用而产生变形或断裂时，以弹性波的形式释放能量的现象，声发射传感器是据此声发射原理而制成的一种传感器。

砂轮修整中形貌可视化监测方法，在用单磨粒金刚石修整修整砂轮过程中，砂轮磨粒与金刚石修整器挤压破裂释放的能量波较高，而砂轮结合剂与金刚石修整器碾压破碎释放的能量波较低，在此修整过程中瞬间释放能量波的变化必然也会引起声发射信号幅值的变化，这使我们可以通过声发射信号的变化来绘制出修整过程中砂轮磨粒分布状态。在对采集的声发射信号进行预处理后，分别提取计算各分段有效时间内的均方根值并根据计算机图像技术来绘制出砂轮修整过程中磨粒与结合剂的微观形貌。为准确判别修整砂轮旋转每一周的反光片同一位置的光电传感器发出的电信号为准，以保证声发射传感器采集砂轮每转数据都是从同一起点开始。

本发明的技术效果：

与现有技术相比，本发明基于声发射信号的可视化监测砂轮修整过程中磨粒与结合剂分布形貌，提高了工人在实际精密磨削过程中的磨削效率和磨削质量。

附图说明

图1是本发明砂轮修整中形貌可视化监测装置的示意图。

图2是砂轮修整过程示意图。

图3是砂轮修整过程中形貌图像绘制过程图。

图中：1-砂轮主轴，2-砂轮，3-砂轮修整器，4-声发射传感器，5-反光片，6-光电传感器，7-数据采集卡，8-计算机，9-砂轮磨粒，10-砂轮结合剂，11-砂轮法兰。

具体实施方式