基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，涉及数控磨床领域，旨在解决难以把握砂轮修整的时机，无法实现修整自动化的问题，其技术要点在于：通过CCD相机观察砂轮整体的表面粗糙度，以及数字化传感器监测砂轮及金刚石滚轮的表面残留应力、钝化程度、热损伤程度，并传输至控制端，与数据库中存储的预设目标磨削数据进行对比，并通过判断结果控制第一执行件、第二执行件动作，以决定相对磨削速度与切向进给速度的比值，直至最终使实时磨削数据与目标磨削数据相匹配，从而提高磨床磨削加工过程的自动化程度，提高工作效率和保证产品合格率。

Digital detection system based on diamond roller dressing grinder

The utility model discloses a digitized detection system based on a diamond wheel dressing grinder, which relates to the field of numerical control grinder, and aims at solving the problem that it is difficult to grasp the dressing time and the dressing automation can not be realized. The technical essentials are: observing the surface roughness of the whole grinding wheel by CCD camera and digitizing it. The sensor monitors the surface residual stress, passivation degree and thermal damage degree of the grinding wheel and the diamond roller, and transmits them to the control end. The sensor compares with the preset target grinding data stored in the database, and controls the movement of the first and second actuators by judging the results, so as to determine the relative grinding speed and tangential feed rate. The ratio of degree to degree will eventually make the real-time grinding data match the target grinding data, thus improving the automation of grinding process, improving the work efficiency and ensuring the qualified rate of products.

【技术实现步骤摘要】
基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统
本技术涉及数控磨床领域，尤其涉及一种基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统。
技术介绍
磨床砂轮的修整使用最广泛的是单颗粒金刚石笔修整法，但这种修整方法只能修整单一的直线廓形，当需要修整具有复杂廓形表面时，往往采用更具先进性的金刚石滚轮修整。而目前已经拥有的成形磨削工艺，是通过双轴联动、依靠数控方式对修整器刀具运行路线加以控制，从而对砂轮进行成形修整，其具有复杂成形面修整效果好、使用寿命长、经久耐用和适用范围广等优点。现有公布号为CN104942716A的中国专利公开了一种金刚石滚轮修整外圆磨床砂轮的装置，包括导轨架、托板、丝杆、拉簧、滚轮支架、金刚石滚轮、回转轴，导轨架的水平底面固装在外圆磨床的砂轮架上；托板与导轨架之间组成移动副、与丝杆之间组成螺旋副；丝杆螺纹的上部活动连接导轨架；金刚石滚轮紧固在回转轴的中部轴头上；回转轴的两端轴颈通过轴承安装在滚轮支架两平行侧壁部的孔内；滚轮支架外的回转轴轴头上装有带轮，其通过传动带与安装在滚轮支架上的电动机相连接；滚轮支架中的一侧壁与托板紧固，并使金刚石滚轮位于砂轮上部，且轴线与砂轮轴线在同一平面内平行。但是为了把握砂轮修整的时机，一般是采用静态检测的方法，例如现有技术中的滚动复印法和触针法，这些方法是离线的、事后的检测，因此不利于提高工作效率和保证产品合格率，无法实现修整自动化。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，实时监测并及时修整，从而提高磨床磨削加工过程的自动化程度，降低加工成本和废品率。本技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，包括：被金刚石滚轮修整打磨并输出实时磨削数据符合目标磨削数据的砂轮，以及一控制子系统，所述目标磨削数据与所述实时磨削数据相对应，均包括砂轮修形数据以及砂轮修锐数据；所述控制子系统包括：至少一组设置于所述金刚石滚轮与砂轮的修整处，对所述砂轮的实时磨削数据进行检测的CCD相机；设置于所述金刚石滚轮与砂轮的修整处，对所述砂轮及金刚石滚轮的表面残留应力、钝化程度、热损伤程度进行监测的多组数字化传感器；分别设置于所述金刚石滚轮、砂轮上，控制两者的修整参数的第一执行件和第二执行件；以及，与各所述CCD相机、数字化传感器通信连接，将所述检测所得的实时磨削数据与对应的目标磨削数据比对，并监测所述表面残留应力、钝化程度、热损伤程度，以控制所述第一执行件、第二执行件动作，以期输出符合目标磨削数据要求的砂轮的控制端。通过采用上述技术方案，设置控制子系统来实时监测并及时修正以输出实时磨削数据符合目标磨削数据的砂轮，从而提高磨床磨削加工过程的自动化程度，降低加工成本和废品率，其中在金刚石滚轮与砂轮修整处设置CCD相机，可对砂轮的实时磨削数据进行检测来观察砂轮整体的表面粗糙度；在金刚石滚轮与砂轮修整处设置数字化传感器，用来监测砂轮及金刚石滚轮的表面残留应力、钝化程度、热损伤程度；进而根据表面残留应力、钝化程度、热损伤程度、表面粗糙度所得参数与砂轮修锐数据之间的目标关联关系，并将检测所得的实时磨削数据与对应的目标磨削数据比对，利用控制端控制第一执行件、第二执行件动作，以期输出符合目标磨削数据要求的砂轮，实现自动化修整。进一步地，所述砂轮修锐数据包括接触条件、切除量、切除率、工件材料、砂轮特性及磨削液的一种或多种的组合，所述接触条件与至少一种所述砂轮及金刚石滚轮的表面粗糙度、表面残留应力、钝化程度、热损伤程度所得参数数据间的目标关联关系。通过采用上述技术方案，在砂轮修行数据一定的情况下，因为砂轮修锐数据取决于磨削速度与切向进给速度的比值，分析接触条件、切除量、切除率、工件材料、砂轮特性及磨削液的一种或多种的组合与砂轮修锐数据的目标关联关系，使目标磨削数据与实时目标数据进行比对，提高判断的准确性。进一步地，所述CCD相机包括：设置于所述CCD相机外侧，以避免其受到修整打磨出的碎屑影响的保护罩；设置于所述CCD相机一侧，以控制所述CCD相机拍摄远近的调节杆。通过采用上述技术方案，利用CCD相机每隔0.05s抓拍一次观察到砂轮整体的表面粗糙度，并罩设保护罩提高CCD相机的使用寿命，设置调节杆来控制CCD相机的拍摄远近，避免拍摄距离过远或过近引起的误差。进一步地，所述数字化传感器包括：设置于所述金刚石滚轮修整磨床横梁上的导轨；设置于所述导轨上，用于承载数字化传感器及数字化传感器一侧CCD相机的滑动件。通过采用上述技术方案，利用数字化传感器监测砂轮及金刚石滚轮的表面残留应力、钝化程度、热损伤程度，并在修整磨床的横梁上设置导轨，使承载数字化传感器与CCD相机的滑动件沿竖直方向滑移，即始终保持在金刚石滚轮与砂轮修整处的正上方，保证监测的准确度。进一步地，所述第一执行件包括：设置于所述金刚石滚轮上，使金刚石滚轮可沿轴自转的双顶尖支承式夹具；设置于所述双顶尖支承式夹具一侧，通过皮带轮传动以控制金刚石滚轮工作的第一伺服电机；设置于所述金刚石滚轮修整磨床上，承载所述双顶尖支承式夹具、第一伺服电机及金刚石滚轮，并实现回转和分度定位的高精度水平转台。通过采用上述技术方案，设置第一伺服电机来控制金刚石滚轮工作，即利用第一伺服电机的功率调控金刚石滚轮的光修转速，并设置高精度水平转台，来实现回转和分度定位以调控金刚石滚轮的进给率。进一步地，所述第二执行件包括：设置于所述砂轮上，使砂轮可沿轴自转的动力轴；设置于所述动力轴相对砂轮一侧，以调控动力轴长度的伸缩气缸；设置于所述伸缩气缸相对砂轮一侧，通过皮带轮传动以控制砂轮工作的第二伺服电机。通过采用上述技术方案，设置与砂轮连接的伸缩气缸来配合高精度水平转台调节间距，从而实现进给率的精准把控，并设置第二伺服电机，改变其功率调整砂轮的光修转速，以决定相对磨削速度与切向进给速度的比值。进一步地，所述控制端包括至少一台个人计算机及至少一台采用堆栈算法进行数据存储的可编程逻辑控制器；所述可编程逻辑控制器存储有调整所得砂轮的目标磨削数据，所述可编程逻辑控制器同时控制所述第一执行件、第二执行件动作以期输出实时磨削数据符合目标磨削数据要求的所得砂轮；所述个人计算机及所述可编程逻辑控制器通信连接实现数据同步。通过采用上述技术方案，采用堆栈算法进行数据存储，实现数据的重复覆盖，即最近的数据若有新的数据到来将覆盖替换旧的数据；另外，个人计算机及可编程逻辑控制器之间进行数据同步，防止信息丢失。进一步地，所述控制端与所述CCD相机、数字化传感器通过握手信号的交互进行工作状态的相互检查。通过采用上述技术方案，在控制端每次启动时给CCD相机、数字化传感器一个信号，由CCD相机、数字化传感器再反馈一个信号给控制端，控制端对反馈的信号进行比对判断，并发出拒绝使用、警告或正常启用的指示信息。进一步地，所述个人计算机与所述可编程逻辑控制器通过心跳信号的交互进行工作状态的相互检查。通过采用上述技术方案，实现个人计算机与可编程逻辑控制器各自工作状态的相互检测，从而防止一方宕机而导致信息的遗漏。进一步地，所述可编程逻辑控制器内存储数字化检测系统中各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息，并根据各部件的正常工作参数和/或工作寿命信息判断其是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，其特征在于，包括：被金刚石滚轮（1）修整打磨并输出实时磨削数据符合目标磨削数据的砂轮（11），以及一控制子系统，所述目标磨削数据与所述实时磨削数据相对应，均包括砂轮修形数据以及砂轮修锐数据；所述控制子系统包括：至少一组设置于所述金刚石滚轮（1）与砂轮（11）的修整处，对所述砂轮（11）的实时磨削数据进行检测的CCD相机（21）；设置于所述金刚石滚轮（1）与砂轮（11）的修整处，对所述砂轮（11）及金刚石滚轮（1）的表面残留应力、钝化程度、热损伤程度进行监测的多组数字化传感器（22）；分别设置于所述金刚石滚轮（1）、砂轮（11）上，控制两者的修整参数的第一执行件（23）和第二执行件（24）；以及，与各所述CCD相机（21）、数字化传感器（22）通信连接，将所述检测所得的实时磨削数据与对应的目标磨削数据比对，并监测所述表面残留应力、钝化程度、热损伤程度，以控制所述第一执行件（23）、第二执行件（24）动作，以期输出符合目标磨削数据要求的砂轮（11）的控制端（25）。

【技术特征摘要】
1.基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，其特征在于，包括：被金刚石滚轮（1）修整打磨并输出实时磨削数据符合目标磨削数据的砂轮（11），以及一控制子系统，所述目标磨削数据与所述实时磨削数据相对应，均包括砂轮修形数据以及砂轮修锐数据；所述控制子系统包括：至少一组设置于所述金刚石滚轮（1）与砂轮（11）的修整处，对所述砂轮（11）的实时磨削数据进行检测的CCD相机（21）；设置于所述金刚石滚轮（1）与砂轮（11）的修整处，对所述砂轮（11）及金刚石滚轮（1）的表面残留应力、钝化程度、热损伤程度进行监测的多组数字化传感器（22）；分别设置于所述金刚石滚轮（1）、砂轮（11）上，控制两者的修整参数的第一执行件（23）和第二执行件（24）；以及，与各所述CCD相机（21）、数字化传感器（22）通信连接，将所述检测所得的实时磨削数据与对应的目标磨削数据比对，并监测所述表面残留应力、钝化程度、热损伤程度，以控制所述第一执行件（23）、第二执行件（24）动作，以期输出符合目标磨削数据要求的砂轮（11）的控制端（25）。2.根据权利要求1所述的基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，其特征在于，所述砂轮修锐数据包括接触条件、切除量、切除率、工件材料、砂轮特性及磨削液的一种或多种的组合，所述接触条件与至少一种所述砂轮（11）及金刚石滚轮（1）的表面粗糙度、表面残留应力、钝化程度、热损伤程度所得参数数据间的目标关联关系。3.根据权利要求1所述的基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，其特征在于，所述CCD相机（21）包括：设置于所述CCD相机（21）外侧，以避免其受到修整打磨出的碎屑影响的保护罩（211）；设置于所述CCD相机（21）一侧，以控制所述CCD相机（21）拍摄远近的调节杆（212）。4.根据权利要求3所述的基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，其特征在于，所述数字化传感器（22）包括：设置于所述金刚石滚轮修整磨床横梁上的导轨（221）；设置于所述导轨（221）上，用于承载数字化传感器（22）及数字化传感器（22）一侧CCD相机（21）的滑动件（222）。5.根据权利要求4所述的基于金刚石滚轮修整磨床的数字化检测系统，其特征在于，所述第一执...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴传胜，
申请(专利权)人：苏州温特金刚石滚轮有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32