利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损的方法和装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102343549A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102343549A(43)申请公布日2012.02.08(21)申请号201110294068.1(22)申请日2011.10.07(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)发明人李长河韩振鲁李晶尧(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.B24B49/00(2012.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损的方法和装置(57)摘要本发明涉及一种利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损的方法和装置，采用压力传感器实时在线检测砂轮表面气流场的动压力；通过气流场动压力的变化分析计算得到磨削过程中砂轮的磨损量，进而得到砂轮的补偿进给量，然后通过数控机床系统发出补偿进给指令，完成砂轮的补偿进给；利用微调机构在砂轮补偿进给后对传感器的位置进行微调，保证气流场压力的检测的灵敏性与精确度。本发明适用范围比较广，避免了使用磨削液湿磨加工中，磨削液对信号采集造成的不利影响；采用差动螺旋机构作为微调机构，在砂轮补偿进给后可以调整压力传感器与砂轮之间的间隙，保证了所要采集的动压力信号的强度，进而保证了计算得到的砂轮磨损量的准确性。CN1023459ACCNN110234354902343568A权利要求书1/2页1.一种利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损的方法，其特征是，在磨削加工过程中，采用压力传感器实时在线检测砂轮表面气流场的动压力；通过气流场动压力的变化分析计算得到磨削过程中砂轮的磨损量，将磨损量作为砂轮的补偿进给量，然后通过数控机床系统发出补偿进给指令，完成砂轮的补偿进给；利用微调机构在砂轮补偿进给后对传感器的位置进行微调，保证气流场压力的检测的灵敏性与精确度。2.如权利要求1所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损的方法，其特征是，所述间隙与气流场压力之间的关系为：气流场动压力与砂轮表面与压力传感器之间的间隙距离h0成反比，即砂轮磨损，砂轮直径减小，砂轮表面与压力传感器之间的距离h0增大，气流场动压力减小，而且动压力变化大小与砂轮磨损量根据数学模型计算得到，通过调整砂轮与工件之间的径向进给量来补偿砂轮的磨损量，从而保证零件的加工精度。3.如权利要求2所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损的方法，其特征是，所述气流场的动压力与砂轮表面和传感器之间的间隙距离h0的数学模型用下式表式：式中：p为气流场动压力，x为砂轮与传感器作用区间的水平坐标轴，D为砂轮直径，h0为砂轮表面和传感器之间的间隙，v为砂轮线速度，η为气流场粘度；砂轮磨损后，砂轮表面和传感器之间的间隙距离增加，流体动压力减小，通过检测气流场的动压力就可推断磨损后的砂轮表面和传感器之间的间隙距离，因此得到砂轮的磨损量，进而得到所需的砂轮补偿进给量，然后由数控机床的控制系统输出进给指令，完成砂轮的补偿进给的一种砂轮磨损在线检测装置系统。4.一种利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损方法用装置，其特征是，它包括气流场压力检测装置，该装置包括压力传感器，压力传感器设置在砂轮正上方，两者间留有间隙；压力传感器与位置调整机构连接，同时压力传感器还与计算机控制系统连接，构成在线检测系统。5.如权利要求4所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损方法用装置，其特征是，所述位置调整结构为差动螺旋机构，它安装在机架上，压力传感器安装在差动螺旋机构下部。6.如权利要求5所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损方法用装置，其特征是，所述差动螺旋机构包括安装在机架中的主动螺母，主动螺母具有旋向相同而螺距不等的内、外螺纹，外螺纹与机架配合，主动螺母上部设有摇杆，下部与微调螺杆连接，并通过内螺纹与微调螺杆配合；压力传感器安装在微调螺杆下部；通过摇杆转动主动螺母，主动螺母沿轴向移动，同时微调螺杆带动压力传感器相对主动螺母沿轴向移动，位移为：7.如权利要求6所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损方法用装置，其特征是，所述机架上还设有与主动螺母相配合的测量摇杆转动角度的转动定量装置。8.如权利要求7所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损方法用装置，其特征是，所述转动定量装置包括指针和刻度盘，刻度盘在机架上端面沉孔的端面上，指针在主动螺母上端面上，其中指针随主动螺母的转动而转动，刻度盘指示其转过的角度。9.如权利要求6所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损方法用装置，其特征是，所2CCNN110234354902343568A权利要求书2/2页述主动螺母的外螺纹的螺距s1大于内螺纹的螺距s2，且s1/s2＝1.2-5。10.如权利要求5所述的利用砂轮气流场在线检测砂轮磨损方法用装置，其特征是，所述计算机控制系统包括与压力传感器连接