[发明专利]一种砂轮圆弧修整廓形在线测量方法

说明书

本发明涉及一种砂轮圆弧修整廓形在线测量方法。该方法利用声发射传感器对砂轮修整过程进行在线监测，通过建立砂轮圆弧修整过程中各位置声发射信号特征值与实际修整切深的数学模型，实现基于声发射信号的砂轮圆弧修整廓形的在线测量。从而能够通过高效率的在线测量及时进行误差补偿，实现砂轮圆弧修整廓形精度控制。本发明实现了砂轮修整廓形的在线测量，标定后不必采用繁琐的离线测量，在保证测量精度的同时，大大缩短了测量时间，有利于在快节奏大批量的生产线中提高加工效率。

技术领域

本发明涉及一种砂轮圆弧修整廓形在线测量方法。

背景技术

汽车曲轴作为发动机关键零件，其主轴颈、连杆颈巴厘线(即曲轴轴颈圆柱表面母线具有一定公差要求的圆弧形)的磨削精度对发动机性能有较大影响。由于巴厘线通常采用砂轮进行成形修整后进行切入磨实现，其磨削精度主要靠砂轮廓形精度保证。因此对砂轮圆弧修整实际廓形的检测极其重要。对于砂轮实际修整廓形的测量，传统方法大多采用离线测量：要么修整后将砂轮拆下进行直接测量，要么将廓形复刻至石墨或工件上后进行间接测量。这些方法费时费力，并不适用于高效率大批量的现代化汽车曲轴生产线中。

随着传感器技术的发展，声发射(Acoustic Emission,AE)信号因其高频的特点，可避开低频噪声的干扰且灵敏度极高，已被广泛应用于对工件磨削及砂轮修整过程的监测。因此，若能建立声发射信号与修整切深的数学模型，实现利用声发射传感器进行砂轮修整廓形的在线间接测量，就能够进一步实现在线误差补偿，能在保证修整精度的同时大大提高修整效率，也有利于提高曲轴生产效率。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，而提供一种砂轮圆弧修整廓形在线测量方法。该方法利用声发射传感器对砂轮修整过程进行在线监测，通过建立砂轮圆弧修整过程中各位置声发射信号特征值与实际修整切深的数学模型，实现基于声发射信号的砂轮圆弧修整廓形的在线测量。从而能够通过高效率的在线测量及时进行误差补偿，实现砂轮圆弧修整廓形精度控制。

为了达到上述目的，本发明的构思是：通过布置在修整器附近的声发射传感器及相关采集设备实时获取砂轮修整过程中的声发射信号；在滤波等信号预处理的基础上，基于某位置附近微小时段声发射信号均方根值与该位置实际修整切深之间的数学模型，对砂轮实际修整廓形进行在线估计，从而实现砂轮圆弧修整廓形的在线测量。

本发明所用的砂轮圆弧修整廓形在线测量系统包括声发射传感器、磁性基座、前置放大器、采集卡、机箱、计算机。其特征在于声发射传感器利用磁性基座吸附在修整器附近，在不产生干涉的前提下尽量靠近修整点，其安装高度与修整器修整点及砂轮轴线等高，安装面与声发射波传播方向垂直。

根据上述构思，本发明采用以下技术方案：

一种砂轮圆弧修整廓形在线测量方法，其步骤如下：

1)输入修整参数：进给速度(也称切向进给速度)F、修整圆弧中凸量a_p。

2)进行砂轮廓形测量系统标定，明确砂轮圆弧修整过程中各位置声发射信号均方根值X_ae与修整切深X_gr的数学模型。

3)根据修整过程特点设置AE信号采样频率，根据圆弧中凸量a_p和圆弧宽度d计算砂轮圆弧修整程序中的理论圆弧半径值r。

4)将砂轮修平。

5)运行砂轮圆弧修整程序，实时获取AE信号，利用快速傅里叶变换(FFT)进行滤波处理，并判断修整起始点位置。

6)根据修整位置与修整时间的对应关系，实时计算修整过程中各位置附近某微小时段的AE信号均方根值X_ae以及该位置的Z方向进给速度F_z。