[发明专利]一种非接触式金属基砂轮圆度误差及磨损量在线检测方法及实现该方法的装置

说明书

一种非接触式金属基砂轮圆度误差及磨损量在线检测方法及实现该方法的装置，涉及磨削加工领域中的金属基砂轮圆度误差和砂轮磨损量在线检测技术。它为了解决现有测量金属基砂轮圆度误差及砂轮磨损量的方法应用范围窄的问题。本发明的方案为：固定电涡流传感器的位置，采用电涡流传感器在线检测该电涡流传感器测头与金属基砂轮表面距离，计算得到砂轮不同位置半径变化情况，从而得到金属基砂轮旋转一周的圆度误差曲线。通过比较一段磨削时间后砂轮对应位置半径的变化，计算得到金属基砂轮表面不同位置的磨损量。本发明能够以非接触方式在磨削过程实时检测金属基砂轮磨损量及砂轮圆度误差，检测精度高，适用范围广。

技术领域

本发明涉及磨削加工领域中的金属基砂轮圆度误差和砂轮磨损量在线检测技术。

背景技术

随着空间技术的迅速发展，对空间光学系统及其装置，尤其对于空间光学器件表面有了更高的精度需求目前大口径的空间镜片材料主要采用SiC陶瓷、光学玻璃、微晶玻璃等，由于它们较高的硬脆特性，使得使用金属基金刚石砂轮超精密磨削加工成为当前这些空间镜片的重要加工手段。

由于镜片材料的高硬脆的特性，而且多为大口径镜片，金属基金刚石砂轮在磨削过程中的磨损量很大，一方面造成了砂轮的圆度误差，影响工件加工精度；另一方面使得砂轮径向尺寸减小，如果未能及时补偿进给量，砂轮将空转，无法接触工件，影响加工效率，无法满足空间镜片加工需求，所以要对加工过程中的金刚石砂轮进行实时检测，即在线检测，以获得砂轮磨削过程中的砂轮磨损量，为砂轮补偿进给提供依据；实时获取砂轮圆度误差情况，为砂轮修整提供依据，以保证砂轮精度，提高镜片加工质量和效率。因此寻求磨削加工过程中金属基金刚石砂轮圆度、磨损量的在线检测方法有重要意义。

目前砂轮的检测方法有声发射检测法、激光功率频谱检测法、CCD传感器检测法等，其中声发射检测法可通过对磨削过程中的声发射(AE)信号间接获得砂轮磨损状态，激光功率谱检测法可以对砂轮表面形貌进行测量，CCD传感器检测法可以检测砂轮轮廓，这些检测方法在特定条件下都有一定的效果，但是都有一定局限，要么不能在线检测，只能在位检测，要么无法在磨削液或机床噪声环境下检测，应用范围都受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有测量金属基砂轮圆度误差和砂轮磨损量的方法应用范围窄的问题，提供一种非接触式金属基砂轮圆度误差及磨损量在线检测方法及实现该方法的装置。

本发明所述的一种非接触式金属基砂轮圆度误差及磨损量在线检测方法为：固定电涡流传感器的位置，采用电涡流传感器测量该电涡流传感器测头与金属基砂轮表面的距离，根据该距离变化情况计算得到金属基砂轮半径的变化情况，根据金属基砂轮旋转一周的半径变化情况得到磨削过程中金属基砂轮的圆度误差曲线，通过比较砂轮不同位置的半径磨削前后的变化情况，计算得到金属基砂轮表面不同位置的磨损量。

上述方法具体为：将电涡流传感器固定在垂直于砂轮旋转轴线的中间截面径向方向，采用电涡流传感器测量该电涡流传感器测头与金属基砂轮表面的距离，根据该距离变化情况得到金属基砂轮半径的变化情况，根据金属基砂轮旋转一周的半径变化情况得到磨削过程中金属基砂轮的圆度误差曲线；通过比较砂轮不同位置的半径磨削前后的变化情况，计算得到金属基砂轮表面不同位置的磨损量。

采用光电码盘对金属基砂轮外圆各点角度位置进行测量定位，以得到金属基砂轮圆度误差曲线各处和砂轮表面各点磨损量的位置信息。

实现上述非接触式金属基砂轮圆度误差和磨损量在线检测方法的装置包括电涡流传感器1、数据采集卡2、计算机3和光电码盘4；

所述电涡流传感器1固定在砂轮罩上，且电涡流传感器1位于通过金属基砂轮截面圆心的直线上，电涡流传感器1的信号输出端连接数据采集卡2的信号输入端，数据采集卡2的信号输出端连接计算机3，光电码盘用于对金属基砂轮的外圆进行精确定位。