[发明专利]一种砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置及检测方法，主要应用于金刚石、CBN、刚玉、碳化硅和微晶陶瓷磨粒陶瓷和树脂结合剂砂轮磨削钛合金、不锈钢、高强钢、钴、镍、硬质合金、铜、铝、低碳钢、铸铁等金属和合金材料时砂轮堵塞的在位无损检测。本发明适用于平面、外圆以及成形磨削中砂轮切削部位堵塞状态的在位检测。

背景技术

砂轮是磨削加工的关键执行元件，砂轮的表面状况对已加工表面质量具有重要的影响。磨屑的形成、冷却液的供给以及磨屑的排除要求砂轮必须具有有效的切削刃和足够的容屑空间，然而，在加工一些黏附性较强的金属和一些脆性难加工材料时，砂轮的气孔容易被堵塞，磨粒切削刃周围易黏附一些积屑瘤，使磨削力增大、磨削区温度升高，造成效率降低、加工精度下降、表面粗糙度值增大，严重时引起磨削颤振和工件烧伤，甚至产生裂纹。

砂轮表面的堵塞的严重程度，是衡量砂轮耐用度与寿命的重要标志。近几年来，砂轮磨削过程中的在位堵塞测量及堵塞机理的研究备受重视。一些企业特别是航空工业，需要解决一些难磨材料，如钛合金及镍基合金的可磨性问题。由于这类材料的韧性大，磨屑易粘附在磨粒上，这些粘附物迅速发展、长大，磨粒、结合剂以及孔隙被粘附物封包起来，使砂轮失去磨削性能。砂轮在位堵塞测量方法为测试砂轮堵塞的状况、揭示分析堵塞机理提供了有效的方法与手段。从而为获得高质量、低成本的工件表面创造有利条件。因此，研制一种实用的砂轮堵塞检测装置对磨削加工具有重要的意义。

在国内外检测砂轮堵塞一般使用着下面几种方法：①化学检测法。这种方法是把砂轮表面上的各个被金属磨屑堵塞的影象复映在一张被盐酸浸润过的试纸上，通过研究试纸来间接分析砂轮堵塞的情况。②热量计法。这种方法是先从砂轮表面不同点将堵塞材料取样，然后把试样放入一种溶液，经化学处理后，溶液即呈现出特殊的颜色。③光谱法。运用光谱来测定含有堵塞材料的溶液的透射率。④摄像法。使用一套专门设计为由带有同步器的闪光灯、显微镜及一台电机驱动摄像机组成的装置，以一定时间间隔，对砂轮表面的某一区域摄取系列照片，从而对砂轮的堵塞过程进行连续观察。⑤运用“磁化法”对砂轮的堵塞进行在线测量。⑥运用“放射示踪法”对砂轮的堵塞现象进行研究。⑦磁头磁力探测法。利用磁力探头检测砂轮上带磁性的堵塞磨屑。⑧运用“涡流原理”探测砂轮上的金属堵塞物质。

以上列举的方法①、②、③是根据从被堵塞砂轮上的某一很小范围内取样进行化学分析来评定的，这三种方法程序较复杂、检测周期长、精度低且无法获得堵塞磨屑的分布状态；方法④缺点在于检测范围非常小，采样偶然性大，所以应用受限；方法⑤、⑥需要对工件进行磁化或放射处理，由于将产生的磨屑会使机床、磨削液等受到污染，因此检测过程有害健康；方法⑦虽然检测可行，但要求工件材料具有磁性，不能测量铝等有色金属或不锈钢的堵塞状态；方法⑧测量精度受到堵塞磨屑几何形状和导电导磁率的影响较大，而且标定困难，所以没有得到推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种结构简单，可靠性高，不受堵塞磨屑导电性和导磁性影响，不受电磁场干扰，检测精度高、范围广、无污染的砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置及检测方法，在测量堵塞磨屑的分布状态的同时，计算出堵塞面积的相关值。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种砂轮堵塞面积的在位主动红外检测装置，包括砂轮，还包括红外热像仪，所述砂轮待测面外侧上方12～18cm处安装有一个红外辐射管，所述红外热像仪的焦距对准所述砂轮待测面，所述红外热像仪镜头中轴线到所述砂轮圆心之间的连线与所述红外辐射管几何中心到所述砂轮圆心之间的连线互相垂直；所述红外辐射管的反射罩上设有温度传感器，所述温度传感器连接有控制电路，所述红外辐射管与所述控制电路连接；所述红外热像仪连接有计算机。

所述控制电路包括电源和温度控制器，所述电源与所述温度控制器之间并联有电源指示灯、加热指示灯和蜂鸣器，所述电源指示灯、加热指示灯各并联有一个继电器，所述温度传感器与所述温度控制器连接，所述温度控制器连接有一个固态继电器，所述固态继电器两个输出端分别与所述红外辐射管的红外辐射管两端连接。