纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102954756A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102954756A(43)申请公布日2013.03.06(21)申请号201210490401.0(22)申请日2012.11.27(71)申请人青岛理工大学地址266033山东省青岛市四方区抚顺路11号(72)发明人李长河王胜张强(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人张勇(51)Int.Cl.G01B7/34(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书99页页附图附图44页(54)发明名称纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测方法和装置(57)摘要本发明涉及一种在纳米粒子射流微量润滑条件下的磨削表面粗糙度预测方法和装置。它包括一个传感器杠杆，所述传感器杠杆左端设有触针，触针与砂轮表面接触，传感器杠杆右端与电感式位移传感器连接，传感器杠杆的支点处与测量装置机体铰接；电感式位移传感器与交流电源连接；电感式位移传感器数据输出端则与滤波放大器连接，滤波放大器分别与计算器和示波器连接，计算器还与存储器连接。它用矩阵表征砂轮形貌，再根据磨削加工工件表面形貌创成机理，预测模型精度高，不仅测量方便，设备集成率高、利用率高，而且测量精度高，可靠性好，对实际更有指导意义。CN10295476ACN102954756A权利要求书1/2页1.一种纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测装置，其特征是，它包括一个传感器杠杆，所述传感器杠杆左端设有触针，触针与砂轮表面接触，传感器杠杆右端与电感式位移传感器连接，传感器杠杆的支点处与测量装置机体铰接；电感式位移传感器与交流电源连接；电感式位移传感器数据输出端则与滤波放大器连接，滤波放大器分别与计算器和示波器连接，计算器还与存储器连接。2.如权利要求1所述的纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测装置，其特征是，所述电感式位移传感器包括衔铁，它与传感器杠杆右端连接；衔铁下方是对应的铁心，两者间留有气隙；铁心上设有线圈，线圈经保护电阻与交流电源连接形成闭合回路。3.如权利要求1所述的纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测装置，其特征是，所述触针为金刚石触针，触针外径尺寸为0.6mm，触针尖部圆锥角为60°—90°，圆锥角过度圆弧为2μm—3μm。4.一种权利要求1-3任一所述的纳米粒子射流微量润滑磨削表面粗糙度预测装置的测量方法，其特征是，利用触针随砂轮运动检测砂轮表面轮廓，触针的位移通过传感器杠杆送入电感式位移传感器，电感式位移传感器将位移信号转换为电信号，经过滤波放大器放大后，一路电流送入示波器，另一路送入计算器，计算器按照横纵坐标即为砂轮表面磨粒相对转角位置及突出高度形成砂轮表面形貌曲线，将曲线的波峰点的横纵坐标存储为矩阵Aij,通过有效磨粒判定条件，从形貌矩阵Aij选择满足条件的波峰点，存储相应的横纵坐标生成新的矩阵Bij,再根据磨削加工工件表面形貌创成机理，生成工件表面形貌曲线，并将曲线上的波峰值和波谷值存储为一维矩阵Cm，通过表面形貌曲线计算轮廓算术平均偏差Ra值，通过一维矩阵Cm计算轮廓的最大高度Rz值；最后将转化的信号曲线和矩阵Aij存储在存储器中。5.如权利要求4所述的测量方法，其特征是，所述的矩阵Aij和矩阵Bij为i行2列矩阵，其中行数i表示第i颗磨粒，在砂轮的中心建立极坐标系，第一列表示在上述极坐标中第i颗磨粒与第一颗磨粒所在位置之间的夹角θi，其中θ0为0，第二列表示该磨粒的突出高度Hi。6.如权利要求4所述的测量方法，其特征是，所述的有限磨粒判定条件为Hi≥Hmax-ap(1)其中，Hi为第i磨粒的突出高度，Hmax为所测磨粒高度最大值，ap为磨削深度。7.如权利要求4所述的测量方法，其特征是，所述的电流与突出高度关系公式如下：其中δ为气隙长度，式(8)中传感器杠杆臂长L1、传感器杠杆臂长L2、交流电源频率f、线圈匝数N、空气磁导率μ0、气隙截面积A0、交流电源电压U、保护电阻R、放大倍数V皆为已知常量，放大后的电流I与砂轮表面突出高度h成一一对应关系。8.如权利要求4所述的测量方法，其特征是，所述转角计算公式如下：设砂轮表面形貌曲线采样时间为t,放大电流I随位置变化的波形所在的坐标中对应的横坐标最大值为Xmax，对于任意的位置x所对应的转角θ为2CN102954756A权利要求书2/2页式(9)中砂轮角速度ω0、采样时间t、最大位置Xmax对于特定的采样曲线皆为已知常量，位置x与转角θ成一一对应关系。9.如权利要求4所述的测量方法，其特征是，所述形貌曲线的创成过程为：以磨粒与工件接触的最低点为坐标原点O，建立直角坐标系，则磨粒Gi在全局坐标系中的轨迹方程为其中，ri为第i颗磨粒与砂轮中心的距离,r1为第1颗磨粒与砂轮中心的距离，θi为第i