[发明专利]一种利用磨削力监控砂轮磨损与磨削烧伤的方法

权利要求书

1.一种利用磨削力监控砂轮磨损与磨削烧伤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，实时采集磨削加工过程磨削力信号的离散时间序列，获得磨削力信号样本集X；并规定未接触状态、变切深磨削状态和稳态磨削状态以描述砂轮与工件之间的磨削状态；

其中，未接触状态表征砂轮与工件之间存在间隙；

变切深磨削状态表征砂轮与工件之间存在磨削深度变化，即砂轮切入工件的接触过程，或者砂轮切出工件的离开过程；

稳态磨削状态表征砂轮与工件之间的磨削深度不再变化，即磨削力信号处于最大值的状态；

步骤2，从所述磨削力信号样本集X中提取磨削力时域信号特征或频域信号特征，以此识别砂轮磨损程度、监控磨削烧伤状态。

2.如权利要求1所述的利用磨削力监控砂轮磨损与磨削烧伤的方法，其特征在于，步骤1中采用测力仪传感器，每间隔0.2s逐步连续选取200个磨削力的离散时间序列数据，组成磨削力信号样本集X；

并在使用前将测力仪传感器进行清零与标定，使零位漂移量M少于2，且将测力仪传感器的采集频率设置为1000Hz。

3.如权利要求1所述的利用磨削力监控砂轮磨损与磨削烧伤的方法，其特征在于，步骤2中从所述磨削力信号样本集X中提取磨削力时域信号特征，识别砂轮磨损程度的具体内容包括：

步骤21，提取磨削力时域信号的4个无量纲统计特征Xq、K、C、I，其中，Xq为磨削力时间序列集合的峭度，K为磨削力时间序列集合的波形指标、C为磨削力时间序列集合的峰值指标，I为磨削力时间序列集合的脉冲指标；

步骤22，未接触状态、变切深磨削状态无需识别砂轮磨损程度，仅在稳态磨削状态下进行砂轮磨损程度的识别：

选取步骤21所述的4个无量纲统计特征的任意一个为指标依据，开展砂轮磨损程度的分析：

(1)若峭度Xq介于1～2.8，或波形指标K介于1～1.25，或峰值指标C介于1～3，或脉冲指标I介于1～3.5，则砂轮工作正常，磨削力信号呈平稳状态，无需修整；

(2)若峭度Xq介于2.8～6，或波形指标K介于1.25～1.45，或峰值指标C介于3～4，或脉冲指标I介于3.5～5.5，则砂轮存在磨损，且无量纲统计特征值越大，则砂轮磨损越严重，依据工件加工精度要求决定是否修整砂轮；

(3)若峭度Xq>6,或波形指标K>1.45，或峰值指标C>4，或脉冲指标I>5，则砂轮磨损程度已经达到磨钝标准，需要及时修整或更换。

4.如权利要求1所述的利用磨削力监控砂轮磨损与磨削烧伤的方法，其特征在于，步骤2中从所述磨削力信号样本集X中提取磨削力时域信号特征，监控砂轮磨削烧伤状态的具体内容包括：

步骤21，提取切向磨削力时域信号特征AVE，且AVE为切向磨削力时间序列集合的平均幅值；

步骤22，未接触状态、变切深磨削状态无需监控砂轮磨削烧伤状态，仅在稳态磨削状态下，以切向磨削力的平均幅值AVE为依据，监控磨削烧伤的发生；

稳态磨削状态中，若则砂轮与工件之间工作正常；

稳态磨削状态中，若则即将出现磨削烧伤状况，需中止磨削加工过程，重新选择磨削用量参数；

其中磨削用量参数为：f_r为径向进给量或磨削深度，单位为mm；v_w为轴向进给速度或进给速度，单位为mm/min；v_s为磨削速度或砂轮转速,单位为m/s；T为常数，与材料、加工系统与条件有关。

5.如权利要求1所述的利用磨削力监控砂轮磨损与磨削烧伤的方法，其特征在于，步骤2中从所述磨削力信号样本集X中提取磨削力频域信号特征的具体内容包括：

步骤21，对所述磨削力信号样本集X进行离散傅里叶变换分析，获得幅频谱与功率谱；

步骤22，提取磨削力频域信号特征FXq、FI、PF(k)、Fmid，其中FXq为幅频谱中随频率变化的幅值元素构成集合的峭度，FI为幅频谱中随频率变化的幅值元素构成集合的脉冲指标，PF(k)为幅频谱中幅值大小分布的累计概率函数，以及Fmid为功率谱的频谱矩心。