立轴平面磨削中砂轮特征测量装置及动态磨粒分析方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116000720A(43)申请公布日2023.04.25(21)申请号202211517642.XG06F30/10(2020.01)(22)申请日2022.11.29G06F30/23(2020.01)(71)申请人湖南工商大学地址410205湖南省长沙市岳麓区岳麓大道569号湖南工商大学(72)发明人高宾华金滩谢桂芝王莉王海军王并乡(74)专利代理机构北京律谱知识产权代理有限公司11457专利代理师杨娟(51)Int.Cl.B24B7/07(2006.01)B24B27/00(2006.01)B24B49/00(2012.01)G06T17/20(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称立轴平面磨削中砂轮特征测量装置及动态磨粒分析方法(57)摘要本发明提供一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置及动态磨粒分析方法，根据测量数据对砂轮表面宏微观结构特征进行一次空间重构，得到第一砂轮表面三维数字化模型；基于第一砂轮表面三维数字化模型和磨削工艺参数，对磨粒运动轨迹进行仿真模拟实验；根据磨粒与工件的干涉状态，确定动态磨粒；滤除非动态磨粒的特征后对砂轮表面宏微观结构特征进行二次空间重构，得到第二砂轮表面三维数字化模型；分别对两个三维数字化模型进行离散处理，针对离散得到的每一个微元进行分析，并根据分析结果建立动态磨粒分布和动态磨粒概率与砂轮表面宏微观结构特征和磨削工艺参数之间的关联关系，实现不同磨削条件下砂轮表面动态磨粒分布和动态磨粒概率的求解。CN116000720ACN116000720A权利要求书1/2页1.一种立轴平面磨削中砂轮特征测量装置，其特征在于，所述测量装置包括：立式磨床主轴(1)、砂轮(2)、轮廓测量仪(3)和立式磨床工作台(4)；砂轮(2)能够随立式磨床主轴(1)按照设定速度运转；轮廓测量仪3固定在立式磨床工作台(4)上，用于测量砂轮(2)的表面宏微观结构特征；砂轮(2)由基体(21)和砂轮磨料层(22)组成，砂轮磨料层(22)粘结在砂轮基体(21)的外部，通过砂轮磨料层(22)与工件接触对工件进行磨削。2.一种立轴平面磨削中砂轮动态磨粒分析方法，其特征在于，其应用于如权利要求1所述的立轴平面磨削中砂轮特征测量装置，所述分析方法包括：步骤S01：打开立式磨床，调整砂轮(2)位于轮廓测量仪(3)的测量范围内；步骤S02：启动立式磨床主轴(1)带动砂轮(2)旋转，开启轮廓测量仪(3)测量砂轮磨料层(22)的宏观包络面轮廓和微观表面形貌特征，当砂轮2旋转一周后立即停止测量；步骤S03：根据轮廓测量仪(3)测量得到的砂轮磨料层(22)的宏微观结构特征进行一次空间重构，并基于一次空间重构结果建立反映砂轮表面宏微观结构特征的第一砂轮表面三维数字化模型；步骤S04：采用所述第一砂轮表面三维数字化模型对工件进行立轴平面磨削仿真模拟实验，在磨削仿真模拟实验过程中，使模拟磨削实验参数与实际的磨削工艺参数相同；步骤S05：在磨削仿真模拟实验过程中，根据磨削区磨粒与工件的接触状态来判断动态磨粒和非动态磨粒；若磨粒与工件发生接触，则将该磨粒判定为动态磨粒，并将该动态磨粒与工件相互干涉的区域内的相应工件材料去除；若磨粒与工件没有接触，则将该磨粒判定为非动态磨粒，相应的工件材料不去除；步骤S06：根据砂轮表面动态磨粒的判别结果，在所述第一砂轮表面三维数字化模型基础上，进行砂轮表面宏微观结构特征的二次空间重构，滤除非动态磨粒的结构特征，得到滤除非动态磨粒的结构特征后的反映砂轮宏观包络面和微观动态磨粒结构特征的第二砂轮表面三维数字化模型；步骤S07：对所述第一砂轮表面三维数字化模型进行离散处理，统计离散后磨削区每个微元磨粒数，并除以该微元所对应的砂轮宏观包络面面积，得到每个微元的磨粒密度；步骤S08：对所述第二砂轮表面三维数字化模型进行离散处理，统计离散后磨削区每个微元动态磨粒数，并除以该微元所对应的砂轮宏观包络面面积，得到每个微元动态磨粒密度；步骤S09：以步骤S08得到的第二砂轮表面三维数字化模型离散处理后的每个微元的动态磨粒数，除以步骤S07得到的第一砂轮表面三维数字化模型离散处理后的相应微元的磨粒数，并乘以100％，得到砂轮表面每个微元的动态磨粒的概率。3.根据权利要求2所述的立轴平面磨削中砂轮动态磨粒分析方法，其特征在于，所述分析方法还包括：步骤S07还包括：分别以微元径向位置和微元的磨粒密度为横坐标和纵坐标，得到第一砂轮表面三维数字化模型离散状态下对应的磨削区磨粒密度沿砂轮径向分布图；步骤S08还包括：以微元径向位置和微元动态磨粒密度分别为横坐标和纵坐标，得到第二砂轮表面三维数字化模型离散状态下对应的磨削区动态磨粒密度沿砂轮径向分布图；步骤S09还包括：