[发明专利]一种磨削表面粗糙度实时检测与智能控制系统

说明书

本发明公开了一种磨削表面粗糙度实时检测与智能控制系统，该系统是由外部稳压气源提供恒定气压的高压气流，高压气流依次通过喷气装置的稳压室、变压室与喷嘴，然后由喷口喷射到工件表面，最后逸散在大气中，当已磨表面的粗糙度发生变化时，喷嘴的喷口与已磨表面的距离会改变，引起喷嘴气体流量的变化，使得变压室内的气压变化，从而导致气压传感器采集的信号改变，信号采集模块将采集到的信号传递给计算机，在计算机中进行信号的分析与数据的显示，同时提取信号的特征数据，当气压传感器的信号变化超过设定阈值时，计算机将反馈信号传输给磨床数控平台，调整砂轮转速和工作台移动速度，以保证磨削工件的表面粗糙度。

技术领域

本发明涉及一种粗糙度的实时检测与智能控制系统，特别是一种磨削表面粗糙度实时检测与智能控制系统。

背景技术

磨削加工是机械加工的重要组成部分，广泛应用于高精度的机械加工中。在精密磨削加工时，工件表面粗糙度是评定磨削质量好坏的重要指标之一。测量粗糙度的方法通常分为两大类：接触式测量（如触针式测量）；非接触式测量（如光学测量和声发射式测量），但是接触式测量很难实现粗糙度的在线检测，从而很难实时控制磨削质量。而光学测量和声发射式测量的装置结构及操作都较为复杂，且成本较高，对磨削工况的要求也较高。

专利号CN201010168306.X提出了利用声发射技术实时检测外圆磨削工件表面质量，建立了声发射信号与工件表面粗糙度的关系模型，进而实现磨削过程中工件表面质量的可视化，但是声发射检测装置利用声信号作为信号源，声信号接收器就要尽量靠近砂轮与工件的接触位置，此时磨床本身的机械运转噪声以及外界杂声都会对声测量传感器产生干扰，所以对磨床本身的性能以及外界环境都有较高的要求。专利号CN20171061913.7提出了利用二维激光扫描仪检测加工质量的方法，利用两个激光扫描仪扫描工件上下两个表面，得到对应的图像信息，并利用多种传感器对系统进行监测与控制，但这种方法要求被检测对象有良好的反光性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种磨削表面粗糙度实时检测与智能控制系统，其特征在于，该系统包含粗糙度检测模块、信号采集模块和磨削参数智能控制模块。

所述的粗糙度检测模块包含外部稳压气源和喷气装置，稳压气源为系统提供稳定的高压气流，喷气装置由稳压室、变压室和喷嘴组成，稳压室与变压室之间由隔板分开，隔板的中心加工有气孔以连通稳压室和变压室，变压室内均布有多组气压传感器。

所述的信号采集模块用于采集气压传感器的信号，并将信号传输到计算机。

所述的磨削参数智能控制模块主要是通过计算机进行信号的分析、数据的显示，并能够对磨削参数进行实时反馈控制。

所述的高压气流由气管传输到喷气装置的稳压室中，再经气孔进入到变压室中，然后由喷嘴喷射到工件的表面上，在工件上形成气流，最后逸散在大气中。

所述的磨削加工过程中，工件已磨表面不是绝对平直的理想磨削表面，而是在微观上存在大量波峰和波谷，即已磨表面具有一定的粗糙度；当已磨表面粗糙度发生变化时，喷嘴的喷口与已磨表面的距离X_i会改变，引起喷嘴气体流量的变化，使得变压室内的气压变化，从而导致气压传感器的信号改变；当气压传感器的信号变化超过设定阈值时，表明磨削表面粗糙度恶化，计算机会给磨床数控平台提供反馈信号，从而实时调整砂轮的转速和工作台的移动速度，保证磨削工件的表面粗糙度。

所述的计算机可以记录并存档信号采集模块采集到的气压传感器的信号，便于后续查询分析。

所述的气压传感器的信号超过设定阈值时，表明磨削表面粗糙度突然严重恶化，磨床会报警甚至紧急制动。

所述的变压室周向均布有与气压传感器数量相等的凹槽，用于镶嵌气压传感器，气压传感器与凹槽粘接牢固。