[实用新型]基于磨削阻力矩实时测量的砂轮磨损在线监测装置

说明书

本实用新型提供一种基于磨削阻力矩实时测量的砂轮磨损在线监测与报警装置，包括电流传感器、电压传感器、数据采集转换系统、工业PC机、声光报警器、主轴转速传感器、进给速度传感器和网络传输系统。本实用新型通过对数控系统运行参数的读取，获得光学元件的磨削加工工艺参数，通过对光学元件磨削加工过程中，机床主轴伺服电流、电压的测量，获得主轴的有功功率，结合对主轴转速的测量，得到磨削过程中砂轮受到的磨削阻力矩，从而间接反映在当前磨削工艺条件下砂轮的磨损状态。当磨削阻力矩大于该工艺条件下设定的报警阈值时，发出声光报警，提醒操作人员及时更换或修整砂轮。

技术领域

本实用新型涉及光学超精密加工的智能监测与控制领域，特别涉及一种磨削砂轮磨损状态的在线监测识别装置。

背景技术

砂轮作为超精密磨削加工的刀具，其磨损状态对元件的加工质量有重要影响，尤其是在脆硬光学材料的超精密磨削加工方面。脆硬光学材料超精密磨削的金刚石砂轮的磨损形式主要表现为磨粒磨耗磨损，砂轮磨损后，材料的微观去除机理发生变化，同时也导致磨削力的增加，这直接影响了光学元件的加工精度与亚表面缺陷质量。为批量获得质量稳定的光学元件，需要对磨削过程中的砂轮磨损状态进行实时监测，当磨损超过预设阈值后，需要及时对砂轮进行更换或修整，恢复其加工性能。

CN106826565A公布了一种利用磨削力监控砂轮磨损与磨削烧伤的方法，该方法通过实时采集磨削力信号的离散时间序列，并通过时域频域分析，获得磨削力信号的峭度、波形指标、峰值指标、脉冲指标等重要特征参数，识别砂轮的不同磨损程度，并控制磨削烧伤。对于大口径光学元件的超精密加工过程砂轮磨损的在线监测，需要使用大尺寸、高精度的多通道测力仪器，成本较高，在批量化制造领域中推广应用存在一定的局限性。

CN105215852A公开了一种砂轮磨损及G比率的测量装置与方法，利用声发射信号在线监测系统，检测砂轮的磨损状态，并且当磨损状态信号超过计算机预设定阈值时，发出报警信号。该装置利用声发射信号，定性地获取砂轮的磨损状态，由于在磨削过程中环境干扰信号的存在，使得测量结果的精确度不足，在微量切削的超精密光学加工领域难以进行推广。

CN104476398A公开了一种数控卧轴平面磨床砂轮磨损动态补偿方法，通过测量主轴(磨头)电机用于磨削的有功功率，间接计算出砂轮的磨损量，实现数控卧轴平面磨床砂轮磨损动态补偿。该实用新型针对的是砂轮径向几何尺寸磨损的间接测量，磨床主轴有功功率受加工参数等的影响，在使用之前需要用户按实际情况输入砂轮磨损系数k。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于主轴磨削阻力矩实时测量的砂轮磨损在线监测装置，可提高大口径脆硬光学元件超精密磨削加工质量及其稳定性。

本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是：基于磨削阻力矩实时测量的砂轮磨损在线监测装置，包括电流传感器、电压传感器、数据采集转换系统、工业PC机、声光报警器、主轴转速传感器、进给速度传感器和网络传输系统；其中，

所述电流传感器测量磨削机床的主轴伺服电机运转过程中的输入电流，并将测得的模拟信号通过网络传输系统传递至数据采集转换系统；

所述电压传感器测量磨削机床的主轴伺服电机运转过程中的输入电压，并将测得的模拟信号通过网络传输系统传递至数据采集转换系统；

所述主轴转速传感器测量光学元件加工过程中的主轴的转速，并将测得的模拟信号通过网络传输系统传递至数据采集转换系统；

所述进给速度传感器测量光学元件加工过程中的X轴伺服电机的旋转速度，并将测得的模拟信号通过网络传输系统传递至数据采集转换系统，经数据采集转换系统转换为工作台的实际进给速度；

所述数据采集转换系统对所测得的数据进行存储，并转换为数字信号传输至工业PC机；