[发明专利]双面行星磨削/研磨加工中工件破碎的在线控制系统

说明书

本发明公开了一种双面行星磨削/研磨加工中工件破碎的在线控制系统，包括主轴、磨盘、至少一个声发射传感器、信号放大器和控制器；磨盘设在主轴；声发射传感器设在磨盘上且与工件相对应；声发射传感器与信号放大器电信号连接，信号放大器与控制器电信号连接；控制器与主轴电信号连接；通过声发射传感器实时采集工件加工过程中工件破碎的音频信号并传输至信号放大器，通过信号放大器将工件破碎的音频信号放大处理并传输至控制器，通过控制器接收工件破碎的音频信号并报警及控制主轴停机，从而实现了对晶片等硬脆性工件破碎的在线检测、报警与停机控制，有效避免了工件破碎导致的爆盘现象，大大提高了加工效率和产品良率，降低了生产成本。

技术领域

本发明属于硬脆性材料加工领域，具体涉及一种双面行星磨削/研磨加工中工件破碎的在线控制系统，对加工过程中工件破碎进行在线检测、报警和停机控制。

背景技术

光学玻璃、人工晶体、陶瓷等硬脆性材料因其具有优良的机械性能、介电性能和化学稳定性而被广泛应用于航空航天、国防军工、汽车、信息、机械加工等领域。但这些材料硬度高、脆性大，加工十分困难，要实现对其高效精密加工非常具有挑战性。双面磨削/研磨作为硬脆性材料的一种常用精密加工方法，常常被用于对硬脆性材料薄片零件的精密加工，如半导体衬底、光学窗口零件及其他薄片零件的双面磨削/研磨加工。在双面磨削/研磨过程中，为了提高加工效率，往往采用大尺寸磨盘加工，一次可以加工几十个工件，而在加工过程中硬脆性薄片零件经常会出现破碎现象，一旦有一个零件破碎，碎片将对其他零件进行划擦而造成整盘几十个零件全部破碎，这在行业中被称为“爆盘”。“爆盘”不仅使得几十个工件全部报废，还会产生很多碎片影响后续加工，还需要花很多时间对机台进行清理，甚至需要更换研磨/磨削液，严重影响生产效率，增加了生产成本。因此，如能实现在线检测工件的破碎，并能及时停止机床运转，将不会出现“爆盘”现象。

声发射技术是一种音频信号检测技术，其检测频率可覆盖20Hz～20kHz的音频(人耳的听域范围)，甚至数MHz的超声频。声发射传感器的应用主要是通过检测声音频率信号，并通过对音频信号的处理获得所需的特定音频信号，并用于对其设备的控制。例如利用声发射技术实现数控机床消空程、防碰撞和对刀信号检测等。但目前还没一种利用声发射技术对双面研磨/磨削过程中零件破碎进行在线检测、报警和停机控制的装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了双面行星磨削/研磨加工中工件破碎的在线控制系统，将声发射技术运用到双面行星研磨的加工过程中，实现对晶片等硬脆性工件大批量加工中工件破碎的在线检测、报警与停机控制，有效避免了工件破碎导致的爆盘现象，大大提高了加工效率和产品良率，降低了生产成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双面行星磨削/研磨加工中工件破碎的在线控制系统，包括主轴、磨盘、至少一个声发射传感器、信号放大器和控制器；所述磨盘设在主轴；所述声发射传感器设在磨盘上且与工件相对应；所述声发射传感器与信号放大器电信号连接，所述信号放大器与控制器电信号连接；所述控制器与主轴电信号连接；通过声发射传感器实时采集工件加工过程中工件破碎的音频信号并传输至信号放大器，通过信号放大器将工件破碎的音频信号放大处理并传输至控制器，通过控制器接收工件破碎的音频信号并报警及控制主轴停机。

一实施例中：所述声发射传感器为若干个，该若干个声发射传感器在磨盘上均匀分布。

一实施例中：所述声发射传感器为若干个，该若干个声发射传感器分为至少两组，该至少两组沿磨盘径向内外间隔布置，每组的声发射传感器沿磨盘周向间隔布置。

一实施例中：相邻两组的声发射传感器交错布置。

一实施例中：所述声发射传感器为十二个，该十二个声发射传感器分为两组，每组六个声发射传感器；该两组沿磨盘径向内外间隔布置，每组的声发射传感器沿磨盘周向间隔布置，两组的声发射传感器交错布置。