一种在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置，在砂轮磨削加工暂停的时间内，检测装置利用角度控制编码器控制用来提取图像的工业相机旋转，从远离砂轮的一端到相机与砂轮垂直靠近，镜头扫描拍照，然后将图像上传至计算机并利用openCV进行处理，如果检测出砂轮磨粒未出现大面积磨损，检测装置将相机旋转离开砂轮；如检测出砂轮磨粒磨损严重，继续暂停加工，工业相机旋转离开砂轮，修锐装置移动至砂轮位置，输出磨粒磨损聚集区的轮廓的坐标，生成G代码，控制超声装置上的工具对磨损的位置进行修锐，修锐完成后装置移动至工作台最外侧。本套装置在不拆卸砂轮的情况下，利用超声装置对磨削砂轮进行检测和修锐，提高了砂轮的加工质量和效率。

An on-line ultrasonic polishing device for coarse grained superabrasive abrasive wheels

The invention discloses a device for on-line ultrasonic sharpening of coarse-grained super-hard abrasive grinding wheel. During the pause time of grinding wheel, the detection device controls the rotation of industrial camera used to extract image by angle control encoder, from one end far away from the grinding wheel to the camera vertically close to the grinding wheel, the lens scans and takes photos, and then takes pictures. The image is uploaded to the computer and processed by openCV. If the abrasive grains of the grinding wheel do not appear large area wear, the detection device rotates the camera away from the grinding wheel; if the abrasive wear of the grinding wheel is serious, the processing is suspended, the industrial camera rotates away from the grinding wheel, the grinding device moves to the position of the grinding wheel, and the abrasive wear is output. The coordinates of the contour of the aggregation area are generated by G code, and the tool on the ultrasonic device is controlled to sharpen the wear position. After the sharpening, the device moves to the outermost side of the worktable. Without dismantling the grinding wheel, the device uses the ultrasonic device to detect and sharpen the grinding wheel, which improves the quality and efficiency of grinding wheel processing.

【技术实现步骤摘要】
一种在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置
本专利技术专利涉及一种修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置，具体涉及一种可以在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置。
技术介绍
超硬磨料砂轮，包括立方氮化硼和金刚石砂轮，被广泛用于各种硬脆性材料，如石材、玻璃、陶瓷、硬质合金、半导体材料等的磨削加工，在加工不同形状的工件时，其砂轮的形貌会不一样，如平形砂轮、杯形砂轮、蝶形砂轮等。粗粒度超硬磨料砂轮通过研究发现也可用于硬脆材料的精密磨削加工，并且有容屑空间大，结合剂对磨粒把持力强，形状保持性好等优点。为了实现硬脆材料的精密磨削，需保证砂轮的轮廓形状精度，在加工初期要对砂轮进行修整，但修整完成后可能会出现磨粒磨钝的情况；另外在对硬脆材料进行磨削加工后，由于硬脆材料自身比较硬也会使磨粒出现磨钝的情况。单颗金刚石的破碎程度及其形状对磨削有很大的影响，磨损后的砂轮磨粒微切削刃减少，磨削力增大，继续加工会导致工件表面质量和形状精度降低，磨削工件表面温度升高，造成工件的烧伤，另外砂轮磨损后容屑空间也会减少，造成砂轮堵塞，继续使用磨损的砂轮进行加工会达不到精密和超精密加工的要求。针对砂轮加工过程中出现的磨损情况，现已经研究出很多种修整以及修锐的方法，如ELID电解修整、金刚石笔修整，金刚石滚轮修整，电加工修整等方法，而利用超声修整的方法很少见。超声波加工是将换能器产生的超声振动由变幅杆将位移振幅放大后传输给工具头，工具头振动“锤击”工件表面，使加工工件的表面破碎和去除。这种加工方法切削力小，切削热低，工件表面质量高，精度高，能很好地解决难加工材料、表面质量和精度要求高的工件加工问题。专利
技术实现思路
本专利技术所要解决的主要是问题是，为保证在对硬脆材料的加工中得到高的表面质量和精度，提出一种在磨削加工过程中可以对超硬磨料砂轮进行在线修锐的装置，它能够在不拆卸砂轮的情况下对仿形砂轮或成型砂轮进行检测并修锐，使其保持一定的出刃高度和微切削刃，让磨削过程中的切削力切削热减小，提高加工精度和生产效率。本专利技术专利为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置，包括：在线检测装置和修锐装置；所述修锐装置的具体结构为：X向支架固定在修锐装置底座上；步进电机a固定在X向支架的一侧壁上；滚珠丝杠a和导轨a彼此平行间隔固定在X向支架上；步进电机a和滚珠丝杠a的联轴器传动连接；滚珠丝杠支撑座a通过滚珠丝杠a固定在X向支架上；Y向支架安装在导轨a和滚珠丝杠a上；步进电机b安装在Y向支架上；导轨b、滚珠丝杠b安装在Y向支架上；滚珠丝杠b与导轨b彼此平行间隔固定在Y向支架上；步进电机b和滚珠丝杠b联轴器连接；滚珠丝杠支撑座b连接滚珠丝杠b固定在Y向支架上；超声波装置支架安装在滚珠丝杠b和导轨b上；超声装置在节点位置处与超声波装置支架连接；超声修锐工具与超声装置采用螺纹连接；所述在线检测装置的具体结构为：小型立式电动机固定在在线检测装置底座上；肋板斜向连接在在线检测装置底座和底座侧壁之间；电动机与支撑杆a的联轴器连接；支撑杆a采用连接件和紧固螺栓与支撑杆b连接；支撑杆a上端用编码器联轴器与角度控制编码器连接，以控制支撑杆a按一定角度旋转；工业相机利用夹具固定安装在支撑杆b的末端；所述在线检测装置的角度控制编码器与PLC进口连接，PLC出口与电动机连接，利用PLC控制在线检测装置按一定的角度转动，确定工业相机每次检测都从相同的位置开始检测，工业相机扫描砂轮获得图像，然后传送给计算机，将首次检测到的砂轮边缘作为零点，以平行砂轮外径方向为X轴，垂直砂轮外径且与工作台平行的方向为Y轴，建立平面直角坐标系，图像处理后输出磨粒磨损聚集区轮廓的坐标，生成G代码，控制修锐装置的步进电动机a、步进电动机b，对修锐装置进行两轴传动，超声装置和超声波发生器连接，在进行修锐的过程中打开超声波发生器，对砂轮进行超声修锐。在一较佳实施例中：所述在线检测装置采用角度控制编码器控制整个支撑杆的旋转，在需要对砂轮进行检测时，将工业相机旋转至一定的位置，检测完成后，工业相机旋转离开工作区。在一较佳实施例中：所述超声装置包括超声波换能器，超声波变幅杆以及修锐工具；所述超声波变幅杆的一端连接超声波换能器，另一端连接修锐工具。在一较佳实施例中：所述修锐工具采用45钢为基体，在工具顶端焊接上带尖锐角度的硬质合金或PCD刀具；修锐工具采用螺纹连接的方式连接在超声波变幅杆末端。在一较佳实施例中：所述计算机接收到工业相机扫描的图像后，利用openCV来对图像进行处理：首先将获得的图像进行降噪等前处理，然后将图像转化为灰度图像，采用角点检测的方法设置一定的阈值对磨损严重的磨粒亮点进行提取，从而转换成二值图像，对二值图像进行腐蚀，腐蚀完成后设置一定的提取轮廓尺寸对亮点聚集处进行轮廓提取，最后输出轮廓坐标。本专利技术的有效益处是：利用该套装置对磨损的砂轮进行检测，修锐，可以在不拆卸砂轮的情况下进行，既节约了时间，又提高了后续加工工件的加工质量。并且对成型砂轮和仿形砂轮都适用。利用超声装置对砂轮进行修锐，通过修锐工具高频“锤击”砂轮表面，可以将残留在砂轮容屑空间的碎屑去除，同时也可以使结合剂出现脱落，是磨粒具有一定的出刃高度。由于修锐工具头是硬质合金或超硬金刚石(PCD)，所以也会使磨粒出现破碎，产生微切削刃，达到修锐的效果。利用螺纹连接的方式连接修锐工具，有利于方便及时的更换工具，节省时间。附图说明图1为修锐装置B主视图。图2为修锐装置B俯视图。图3为修锐装置B左视图。图4为检测装置A主视图。图5为检测装置A左视图。图6为整套装置连接图。图7为破碎前金刚石形貌图图8为破碎后金刚石形貌图图中，1-步进电机，2-修锐装置底座，3-导轨a，4-滚珠丝杠a，5-超声波换能器，6-超声波变幅杆，7-修锐工具，8-超声波装置支架，9-滚珠丝杠b，10-导轨b，11-X向支架，12-滚珠丝杠支撑座，13-Y向支架，14-角度控制编码器，15-编码器联轴器，16-连接件，17-支撑杆a,18-联轴器，19-电动机，20-工业相机，21-传感器夹具，22-支撑杆b，23-紧固螺栓，24-肋板，25-检测装置底座。具体实施方式以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明；但本专利技术的检测和修锐装置不局限于实施例。参见图1-图6所示，一种在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置，包括：在线检测装置和修锐装置；所述修锐装置的具体结构为：X向支架11固定在修锐装置底座2上；步进电机a1固定在X向支架11的一侧壁上；滚珠丝杠a4和导轨a3彼此平行间隔固定在X向支架11上；步进电机a1和滚珠丝杠a4的联轴器传动连接；滚珠丝杠支撑座a通过滚珠丝杠a4固定在X向支架11上；Y向支架13安装在导轨a3和滚珠丝杠a4上；步进电机b1安装在Y向支架13上；导轨b10、滚珠丝杠b9安装在Y向支架13上；滚珠丝杠b9与导轨b10彼此平行间隔固定在Y向支架13上；步进电机b1和滚珠丝杠b9联轴器连接；滚珠丝杠支撑座b连接滚珠丝杠b9固定在Y向支架13上；超声波装置支架8安装在滚珠丝杠b9和导轨b10上；超声装置在节点位置(振动理论位移为零)处与超声波装置支架8连接；所述超声装置包括超声波换能器5，超声波变幅杆6以及修锐工具7；所述超声波变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置，其特征在于包括：在线检测装置和修锐装置；所述修锐装置的具体结构为：X向支架固定在修锐装置底座上；步进电机a固定在X向支架的一侧壁上；滚珠丝杠a和导轨a彼此平行间隔固定在X向支架上；步进电机a和滚珠丝杠a的联轴器传动连接；滚珠丝杠支撑座a通过滚珠丝杠a固定在X向支架上；Y向支架安装在导轨a和滚珠丝杠a上；步进电机b安装在Y向支架上；导轨b、滚珠丝杠b安装在Y向支架上；滚珠丝杠b与导轨b彼此平行间隔固定在Y向支架上；步进电机b和滚珠丝杠b联轴器连接；滚珠丝杠支撑座b连接滚珠丝杠b固定在Y向支架上；超声波装置支架安装在滚珠丝杠b和导轨b上；超声装置在节点位置处与超声波装置支架连接；所述在线检测装置的具体结构为：小型立式电动机固定在在线检测装置底座上；肋板斜向连接在在线检测装置底座和底座侧壁之间；电动机与支撑杆a的联轴器连接；支撑杆a采用连接件和紧固螺栓与支撑杆b连接；支撑杆a上端用编码器联轴器与角度控制编码器连接，以控制支撑杆a按一定角度旋转；工业相机利用夹具固定安装在支撑杆b的末端；所述在线检测装置的角度控制编码器与PLC进口连接，PLC出口与电动机连接，利用PLC控制在线检测装置按一定的角度转动，确定工业相机每次检测都从相同的位置开始检测，工业相机扫描砂轮获得图像，然后传送给计算机，将首次检测到的砂轮边缘作为零点，以平行砂轮外径方向为X轴，垂直砂轮外径且与工作台平行的方向为Y轴，建立平面直角坐标系，图像处理后输出磨粒磨损聚集区轮廓的坐标，生成G代码，控制修锐装置的步进电动机a、步进电动机b，对修锐装置进行两轴传动，超声装置和超声波发生器连接，在进行修锐的过程中打开超声波发生器，对砂轮进行超声修锐。...

【技术特征摘要】
1.一种在线超声波修锐粗粒度超硬磨料砂轮的装置，其特征在于包括：在线检测装置和修锐装置；所述修锐装置的具体结构为：X向支架固定在修锐装置底座上；步进电机a固定在X向支架的一侧壁上；滚珠丝杠a和导轨a彼此平行间隔固定在X向支架上；步进电机a和滚珠丝杠a的联轴器传动连接；滚珠丝杠支撑座a通过滚珠丝杠a固定在X向支架上；Y向支架安装在导轨a和滚珠丝杠a上；步进电机b安装在Y向支架上；导轨b、滚珠丝杠b安装在Y向支架上；滚珠丝杠b与导轨b彼此平行间隔固定在Y向支架上；步进电机b和滚珠丝杠b联轴器连接；滚珠丝杠支撑座b连接滚珠丝杠b固定在Y向支架上；超声波装置支架安装在滚珠丝杠b和导轨b上；超声装置在节点位置处与超声波装置支架连接；所述在线检测装置的具体结构为：小型立式电动机固定在在线检测装置底座上；肋板斜向连接在在线检测装置底座和底座侧壁之间；电动机与支撑杆a的联轴器连接；支撑杆a采用连接件和紧固螺栓与支撑杆b连接；支撑杆a上端用编码器联轴器与角度控制编码器连接，以控制支撑杆a按一定角度旋转；工业相机利用夹具固定安装在支撑杆b的末端；所述在线检测装置的角度控制编码器与PLC进口连接，PLC出口与电动机连接，利用PLC控制在线检测装置按一定的角度转动，确定工业相机每次检测都从相同的位置开始检测，工业相机扫描砂轮获得图像，然后传送给计算机，将首次检测到的砂轮边缘作为零点，以平行砂轮外径方向为X轴，垂直砂轮外径且与工作台平行的方向为...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈剑云，戴彬，李龙江，陈剑彬，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35