[实用新型]外圆磨削过程多参数实时监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种对外圆磨床在磨削时的砂轮进给位移、磨床主电机功率、砂轮振动量和磨削区声发射进行多参数实时监测的装置。

背景技术

外圆磨削作为轴类零件精加工的关键工序，对保证其加工质量起着至关重要的作用，因而倍受人们的关注。先进的数控外圆磨床大大减少了操作者的干预程度，因而避免了许多的人因误差，稳定了加工质量。

然而，由于磨削过程的质量影响极其复杂，不可避免地会受到待磨削工件质量、砂轮与工装磨损、热变形、电磁干扰及磨床动态特性变异等诸多因素的影响，难以始终保持加工的稳定性或质量的一致性。因而，对磨削过程状态参数的监测研究，已成为人们关注的焦点，提出一些解决方案。现有技术提出了磨床进给位移与主电机功率的监测方案；另有针对磨削砂轮的振动、声发射等信号的监测方案，这些方案都在一定程度上解决了磨削过程的状态监测问题，但也都存在着一些局限性。如前者更多的是着眼于运动状态的监测，后者主要着眼于动态信息的监测，另外后者仅仅通过对振动、声发射的监测来判断磨削时砂轮的状态。而对磨削过程来说，需要多尺度、多参数、更全面的集成状态监测，这是一个值得研究的问题。然而，目前市场上尚缺乏能够有效解决这一问题的装置或辅助系统，这正是提出本项实用新型的重要背景。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种能够对外圆磨床在磨削时的砂轮进给位移、磨床主电机功率、砂轮振动量和磨削区声发射进行实时监测的装置。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：该外圆磨削过程多参数实时监测装置主要包括信号采集装置、滤波与放大器、配线端子板、数据采集卡和信号分析与显示装置；所述信号采集装置包括功率传感器、位移传感器、加速度传感器和声发射传感器；所述滤波与放大器包括采集板、恒流适配器、前置放大器和前放供电分离信号器；所述功率传感器与配线端子板连接；所述位移传感器和采集板连接；所述加速度传感器和恒流适配器连接；所述声发射传感器和前置放大器连接；所述前置放大器和前放供电分离信号器连接；所述采集板、恒流适配器、前放供电分离信号器分别与配线端子板连接；所述配线端子板与数据采集卡连接；所述数据采集卡与信号分析与显示装置连接。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：本实用新型装置的传感器分别采用线性位移差动变压器LVDT、互感器电流检测装置、ICP型压电式加速度传感器、声发射传感器，砂轮进给量、磨床主电机功率、砂轮振动量、磨削区声发射信号传感器模拟信号经过调理放大处理后，经过配线端子板输入数据采集卡，数据采集卡经过模/数转换，将转换后的数字信号存储至计算机中。数据采集卡与PC机通过PCI接口可保持高速通信。本实用新型通过对磨削过程中的砂轮进给量、磨床主电机功率、砂轮振动量、磨削区声发射信号分别进行实时采集、存储，扩大了磨削过程状态参数的监测范围，实现其运动状态与动力学状态的集成监测，以提高其质量监测、判断的可靠性和准确性，减少产品质量缺陷数量与返工率，降低产品的检验成本，提高产品的合格率和生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的总体结构框图；

图2是砂轮进给位移模拟量采集板21的结构框图；

图3是恒流源适配器22的内部结构框图；

图4是配线端子板3的引脚定义图；

图中：1、信号采集装置，2、滤波与放大器，3、配线端子板，4、数据采集卡，5、信号分析与显示装置，11、功率传感器，12、位移传感器，13、加速度传感器，14、声发射传感器，21、采集板，22、恒流适配器，23、前置放大器，24、前放供电分离信号器，3、配线端子板，4、数据采集卡，51、信号分析装置，52、显示装置，221、ICP(内置集成电路的压电传感器)型加速度传感器，222、恒流源，223、指示灯，224、高通滤波器，225、放大器，226、低通滤波器，227、放大器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型外圆磨削过程多参数实时监测装置的结构主要包括以下部分：

1)信号采集装置1：包括四组传感器，分别为：

位移传感器12，用于测量磨头径向进给位移的砂轮进给位移传感器，可采用中原量仪生产的LVDT型差动变压式位移传感器DG09。该差动变压式位移传感器的测量范围为±5mm，总行程11mm，前行程5.1～5.3mm，线性误差±0.5％，重复性误差0.2μm，测力0.7～0.9N。位移传感器的输出端接入滤波与放大器2中的采集板21。