一种在线监测砂轮磨钝状态的方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，通过定期监测砂轮磨削采样块产生的磨削温度信号，识别砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态，可及时地对砂轮进行修锐或更换，延长了砂轮的使用寿命，进一步保证了工件的磨削质量，提高了生产效率。本发明专利技术还提供了一种在线监测砂轮磨钝状态的装置能够有效的监测砂轮磨钝状态，可及时提示对砂轮进行修锐或更换，且操作简单便于监测，提高了监测效率。

A method and device for on-line monitoring grinding wheel bluntness

The invention provides a method for on-line monitoring the grinding blunt state of grinding wheel. By periodically monitoring the grinding temperature signal generated by the grinding sample block, the grinding state of grinding wheel and the grinding blunt state of grinding wheel can be identified, the grinding wheel can be sharpened or replaced in time, the service life of grinding wheel can be prolonged, the grinding quality of workpiece can be further guaranteed, and the production efficiency can be improved. The invention also provides an on-line monitoring device for grinding wheel grinding blunt state, which can effectively monitor grinding wheel grinding blunt state, prompt grinding wheel to be repaired or replaced in time, and has simple operation, convenient monitoring and improved monitoring efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种在线监测砂轮磨钝状态的方法及其装置
本专利技术涉及磨削加工在线监测的领域，特别是涉及一种在线监测砂轮磨钝状态的方法及装置。
技术介绍
磨削加工是改善工件表面质量的重要技术之一，很多精密零件需要使用砂轮进行磨削加工和超精密加工，而砂轮磨损钝化程度对工件表面质量有着重要的影响。在磨削加工过程中，随着磨削时间的增加，砂轮表面磨粒状态会不断的发生改变，比如出现磨粒磨损、磨粒破碎和砂轮堵塞等现象，造成砂轮磨削性能下降，从而使被加工工件的尺寸精度和表面质量受到严重影响。如果不及时更换和修整砂轮，将会造成产品废品率提高。因此实时了解砂轮表面所处的状态并及时修锐砂轮是非常重要的。随着磨削时间的积累，砂轮表面的磨粒会因持续的磨损、磨钝而丧失磨削能力，并导致磨削温度不断上升；而磨粒脱落或者砂轮堵塞会造成有效磨粒数减少，从而使磨粒热冲击信号的个数减少。因此利用砂轮有效磨粒数和砂轮磨削温度两个因素可以判断砂轮磨钝的状态，实现砂轮磨钝状态在线监测，从而达到控制磨削工件的质量。有鉴于此，本专利技术人对砂轮在线检测进行深入研究，遂有本案产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于磨削温度的在线监测砂轮磨钝状态的方法，从而能够及时修锐砂轮或者更换砂轮，达到控制磨削工件的质量的目的。一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，包括以下步骤：步骤1，采集砂轮磨削采样块产生的磨削温度信号，并获得温度信号集；步骤2，从所述温度信号集中提取砂轮磨削接触区温度和磨粒热冲击信号，以此识别砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态。进一步地，步骤1中通过所述采样块和热电偶传感器，采集所述磨削温度信号，单位时间内采集到的所述磨削温度信号组合成所述温度信号集；步骤2中通过将所述砂轮磨削接触区温度和磨粒热冲击信号与对应的预设阈值进行比较，识别出砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态。进一步地，所述温度信号集包括低频信号和高频信号，步骤2，从所述温度信号集中提取所述砂轮磨削接触区温度和所述磨粒热冲击信号的具体内容包括：提取一个所述温度信号集中的全部所述低频信号，并对所述低频信号求均值，通过所求均值识别出所述砂轮磨削接触区温度；砂轮的一个有效磨粒对所述采样块进行一次热冲击时产生一个所述高频信号；直接提取一个所述温度信号集中的全部所述高频信号作为所述磨粒热冲击信号。进一步地，步骤1中砂轮磨削所述采样块的磨削深度取值范围为0.005mm至0.05mm；所述采样块根据所监测砂轮的种类采用不同的材料制成。进一步地，所述热电偶传感器所采用的热电偶薄片根据砂轮型号和磨削参数的不同选择对应的厚度，且所述热电偶传感器所采用的热电偶薄片的厚度取值范围为0.004mm至0.1mm。本专利技术还提供一种基于磨削温度的在线监测砂轮磨钝状态的装置，不仅能够有效的监测砂轮磨钝状态，且操作简单便于监测。一种在线监测砂轮磨钝状态的装置，包括支撑架底座、支撑架上座、磨削深度调整机构、采样块和热电偶传感器，所述磨削深度调整机构连接所述支撑架底座和所述支撑架上座，且所述磨削深度调整机构能够调节所述支撑架上座与所述支撑架底座的距离，所述采样块固设于所述支撑架上座上，所述热电偶传感器固设于所述采样块上。进一步地，所述热电偶传感器具有热电偶薄片，所述采样块包括两块采样板，所述热电偶薄片设于两块所述采样板间，且两块所述采样板挟持所述热电偶薄片，且所述采样块的待磨削面与所述热电偶薄片的顶端位于同一平面内。进一步地，所述支撑架上座位于所述支撑架底座的上方，所述磨削深度调整机构包括相互垂直且相交的上柱和底柱，所述上柱和所述底柱的交合面均为倾斜面；所述上柱远离所述底柱的一端活动连接于所述支撑架上座上，所述底柱活动连接于所述支撑架底座上。进一步地，所述支撑架上座的底面向内凹设有伸缩槽，所述上柱远离所述底柱的一端伸入所述伸缩槽内，且所述支撑架上座设有将所述上柱固定在所述伸缩槽内的锁紧结构；所述支撑架底座于所述上柱的正下方设置有导柱筒，所述上柱靠近所述底柱的一端可上下活动于所述导柱筒内，且所述上柱的外侧壁均贴合所述导柱筒的内侧壁。进一步地，所述热电偶传感器的输出端连接有信号采集器，所述信号采集器的输出端连接PC机。采用上述技术方案，本专利技术的一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，通过定期监测砂轮磨削采样块产生的磨削温度信号，识别砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态，可及时地对砂轮进行修锐或更换，延长了砂轮的使用寿命，进一步保证了工件的磨削质量，提高了生产效率。采用上述技术方案，本专利技术一种在线监测砂轮磨钝状态的装置不仅能够有效的监测砂轮磨钝状态，可及时提示对砂轮进行修锐或更换，且操作简单便于监测，提高了监测效率。附图说明图1为本专利技术一种在线监测砂轮磨钝状态的方法所使用的信号采集器硬件系统；图2为应用本专利技术一种在线监测砂轮磨钝状态的方法的工作流程；图3为本专利技术一种在线监测砂轮磨钝状态的装置的示意图；图4为本专利技术一种在线监测砂轮磨钝状态的装置应用时的示意图。标号说明：支撑架底座1导柱筒11导柱孔111导向杆12支撑架上座2第一旋转螺钉21第二旋转螺钉22导线孔23磨削深度调整机构3上柱31底柱32采样块4热电偶传感器5信号采集器6PC机7砂轮8具体实施方式为了进一步解释本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细阐述。一种在线监测砂轮磨钝状态的方法包括以下步骤：步骤1，采集砂轮磨削采样块产生的磨削温度信号，并获得温度信号集；步骤2，从所述温度信号集中提取砂轮磨削接触区温度和磨粒热冲击信号，以此识别砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态。步骤1中通过所述采样块和热电偶传感器，采集所述磨削温度信号，所述磨削温度信号通过信号采集器转换成数字信号后输送至PC机内。单位时间内采集到的所述磨削温度信号组合成所述温度信号集。所述温度信号集可呈现为单位时间内的一段电波，所述温度信号集包括低频信号和高频信号。步骤2，从所述温度信号集中提取所述砂轮磨削接触区温度和所述磨粒热冲击信号的具体内容包括：提取一个所述温度信号集中的全部所述低频信号，并对所述低频信号求均值，通过所求的所述低频信号的均值识别出所述砂轮磨削接触区温度。砂轮的一个有效磨粒对所述采样块进行一次热冲击产生一个所述高频信号；直接提取所述温度信号集中的所述高频信号作为所述磨粒热冲击信号。步骤2中采用PC机，通过将所述砂轮磨削接触区温度和磨粒热冲击信号与对应的预设阈值进行比较，识别出砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态。步骤1中砂轮磨削所述采样块的磨削深度取值范围为0.005mm至0.05mm。所述采样块根据所监测砂轮的种类采用不同的材料制成。如此使得本专利技术一种在线监测砂轮磨钝状态的方法适用更多的监测需求，扩大了应用范围。例如：所监测的砂轮是CBN砂轮时所述采样块优选采用铸铁或者不锈钢制成；所监测的砂轮为金刚石砂轮时所述采样块优选采用硬质合金或者陶瓷制成。在使用热电偶薄片测量磨削温度，其响应时间常数可推演为：式中：δ为热电偶薄片的厚度；α为热电偶薄片的热扩散系数，τs为响应时间常数。根据上式可以确定所需要的热电偶厚度。所述热电偶传感器所采用的热电偶薄片根据砂轮型号和磨削参数的不同选择对应的厚度，且所述热电偶传感器所采用的热电偶薄片的厚度取值范围为0.004mm至0.1mm。所述热电偶传感器包括两片所述热电偶薄片，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，采集砂轮磨削采样块产生的磨削温度信号，并获得温度信号集；步骤2，从所述温度信号集中提取砂轮磨削接触区温度和磨粒热冲击信号，以此识别砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态。

【技术特征摘要】
1.一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，采集砂轮磨削采样块产生的磨削温度信号，并获得温度信号集；步骤2，从所述温度信号集中提取砂轮磨削接触区温度和磨粒热冲击信号，以此识别砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态。2.根据权利要求1所述的一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，其特征在于：步骤1中通过所述采样块和热电偶传感器，采集所述磨削温度信号，单位时间内采集到的所述磨削温度信号组合成所述温度信号集；步骤2中通过将所述砂轮磨削接触区温度和磨粒热冲击信号与对应的预设阈值进行比较，识别出砂轮磨削状态和砂轮所处的磨钝状态。3.根据权利要求2所述的一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，其特征在于：所述温度信号集包括低频信号和高频信号，步骤2，从所述温度信号集中提取所述砂轮磨削接触区温度和所述磨粒热冲击信号的具体内容包括：提取一个所述温度信号集中的全部所述低频信号，并对所述低频信号求均值，通过所求均值识别出所述砂轮磨削接触区温度；砂轮的一个有效磨粒对所述采样块进行一次热冲击时产生一个所述高频信号；直接提取一个所述温度信号集中的全部所述高频信号作为所述磨粒热冲击信号。4.根据权利要求1所述的一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，其特征在于：步骤1中砂轮磨削所述采样块的磨削深度取值范围为0.005mm至0.05mm；所述采样块根据所监测砂轮的种类采用不同的材料制成。5.根据权利要求2所述的一种在线监测砂轮磨钝状态的方法，其特征在于：所述热电偶传感器所采用的热电偶薄片根据砂轮型号和磨削参数的不同选择对应的厚度，且所述热电偶传感器所采用的热电偶薄片的厚度取值范围为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤芳怡，汪旋，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35