[发明专利]一种基于声发射在线监测的单点金刚石修整砂轮装置

说明书

本发明公开了一种基于声发射在线监测的单点金刚石修整砂轮装置，包括支撑模块、抗干扰模块、压紧冷却模块和声发射在线监测模块。本发明声发射传感器可以对砂轮修整状态进行在线监测；通过使用减振片和减振夹层能够大大减轻外部噪声的干扰；腔体中的高压冷却液会使弹性垫圈和减振片自身产生向上的弹性变形，进而增大声发射传感器与芯体之间的接触力，从而提高声发射传感器的灵敏度；冷却液流经芯体中开设的冷却液通道后可以对修整区进行冷却，限流通道、卸压腔和卸压网可以对冷却液限流和卸压，减小了冷却液对砂轮修整的干扰。本发明能够显著提高声发射传感器灵敏度，有效防止单点金刚石的热损伤，显著减少声发射信号的损失，大大提高抗干扰能力。

技术领域

本发明涉及一种单点金刚石修整砂轮装置，特别是一种基于声发射在线监测的单点金刚石修整砂轮装置。

背景技术

在精密磨削过程中，为避免砂轮磨损后导致工件的加工质量下降，需要经常使用修整工具对砂轮进行修整。而在实际生产过程中，一般是凭靠工人的经验来确定砂轮的修整质量，因此通常是刻意地增大修整余量以确保修整质量，显然这种方法对工人的经验依赖性极大，同时也降低了修整效率。理论上，通过在线监测修整力来判断砂轮的修整质量是一种有效办法，但是修整力通常很小且外界干扰信号多，导致砂轮修整质量的有效判据少。

众所周知，声发射在线监测是灵敏度极高、响应速度极快的方法，因此声发射信号作为砂轮修整在线监测的信号源被广泛应用。许多研究结果表明：一般情况下，声发射源信号极弱，在传播过程中，声波幅值还会随着传播距离的增加而逐步衰减。对于接触型声发射传感器，因为固体的密度大、声波衰减小而被广泛用来作为声波传播介质，因此传感器的敏感元件可以获得较强的激励并产生较强的电信号。同时，声发射传感器与激励源之间需要保持较大的压力并且尽量减少其他噪声对声发射传感器的有效信号产生干扰。

此外，砂轮修整的好坏与单点金刚石修整笔的刀具状态密切相关。在砂轮修整过程中，单点金刚石修整笔与旋转的砂轮边缘不断接触摩擦，在此过程中，单点金刚石修整笔会产生高温，若不进行冷却，会导致其出现热损伤，进而影响砂轮修整的质量。

发明内容

为解决现有问题，本发明公开了一种基于声发射在线监测的单点金刚石修整砂轮装置，包括支撑模块、抗干扰模块、压紧冷却模块和声发射在线监测模块。所述的支撑模块主要是对装置起支撑作用；所述的抗干扰模块能够大大减轻噪声对声发射传感器有效信号的干扰；所述的压紧冷却模块可以显著增大声发射传感器与芯体之间的接触力，进而提高声发射传感器的灵敏度，同时还能对砂轮修整区域进行充分冷却；所述的声发射在线监测模块将采集到的砂轮修整时产生的声发射信号转变为电信号并通过导线传输到外部前置放大器，实现对砂轮修整状态的在线监测。本发明具有提高声发射传感器的灵敏度、防止单点金刚石的热损伤、减少声发射信号的损失和提高抗干扰能力等优点。

为了实现上述目的，一种基于声发射在线监测的单点金刚石修整砂轮装置，其特征在于装置由支撑模块、抗干扰模块、压紧冷却模块和声发射在线监测模块组成；所述的支撑模块包括壳体、芯体和防水套筒；防水套筒安装在壳体上，且其内壁设有管螺纹与外部冷却液管道相连接；壳体与芯体通过螺钉连接；单点金刚石修整笔镶嵌于芯体中，用于对砂轮进行修整；

所述的抗干扰模块包括减振片和减振夹层；减振片主要是消除冷却液噪声对声发射传感器有效信号的干扰，其中间具有凹槽一用于镶嵌声发射传感器，其外缘附近设有凹槽二用于镶嵌弹性垫圈；减振夹层安装在壳体内，主要用于消除磨床振动噪声及外界环境噪声对声发射传感器有效信号的干扰；

所述的压紧冷却模块包括腔体、冷却液通道和弹性垫圈；弹性垫圈与芯体粘接；从防水套筒流入的冷却液进入腔体后，会对减振片的下表面产生向上的压力，从而使得弹性垫圈和减振片自身产生向上的弹性变形，进而压紧声发射传感器并增大声发射传感器与芯体之间的接触力，提高了声发射传感器的灵敏度；同时冷却液可以流经芯体中开设的冷却液通道对砂轮修整区域进行冷却；