[发明专利]环形抛光过程中的限位支撑及摩擦力在线监测一体化装置有效

专利信息
申请号: 202011476851.5 申请日: 2020-12-14
公开(公告)号: CN112629727B 公开(公告)日: 2021-08-03
发明(设计)人: 周平;耿志超;闫英;史昊松;郭东明 申请(专利权)人: 大连理工大学
主分类号: G01L5/00 分类号: G01L5/00
代理公司: 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人: 鲁保良;李洪福
地址: 116024 辽*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 环形 抛光 过程 中的 限位 支撑 摩擦力 在线 监测 一体化 装置
【权利要求书】:

1.一种环形抛光过程中的限位支撑及摩擦力在线监测一体化装置,包括基座(1)、工具盘(2)、限位支撑及摩擦力监测机构(3);

所述的工具盘(2)和限位支撑及摩擦力监测机构(3)均位于基座(1)上;所述的工具盘(2)通过螺钉安装在基座(1)的主轴上,所述限位支撑及摩擦力监测机构(3)通过螺钉安装在基座(1)上表面边缘处;

所述的限位支撑及摩擦力监测机构(3)包括配重块(39)、导轮、拨叉(36)、应变花和连接板(37);所述的连接板(37)通过螺钉安装在基座(1)上,所述的拨叉(36)通过螺钉安装在连接板(37)上;所述的导轮有两个,分别是导轮A(31)和导轮B(38),导轮A(31)和导轮B(38)分别安装在拨叉(36)两端并悬空于工具盘(2)上方;所述的应变花有四个,分别是应变花A(32)、应变花B(33)、应变花C(34)和应变花D(35),所述的应变花A(32)与应变花B(33)位于导轮A(31)的后方,所述的应变花C(34)与应变花D(35)位于导轮B(38)的后方;所述的配重块(39)与两个导轮无间隙接触并在环形抛光过程中随两个导轮同步转动,所述的配重块(39)底面粘贴工件(4),所述的工件(4)与配重块(39)保持同轴;两个导轮圆心距离为3d/2-4d/3,“导轮A(31)的圆心与工件(4)圆心的连线”与“导轮B(38)的圆心与工件(4)圆心的连线”之间的夹角为100-110°,d为工件(4)直径;

所述的拨叉(36)的上表面安装两个导轮的位置旁边分别设置哑铃状沟槽,所述的哑铃状沟槽两端的圆形直径为d/20-d/30,圆心距离为d/5-d/6,圆形距离拨叉(36)边缘0.5-2mm;所述的拨叉(36)侧边的哑铃状沟槽处开设直槽,直槽长度为d/4-d/3;

所述的环形抛光过程中的限位支撑及摩擦力在线监测一体化装置的工作方法,包括以下步骤:

A、计算摩擦力与支持力的函数关系

环形抛光过程中的水平方向上,工件(4)底面受到工具盘(2)的摩擦力,同时工件(4)的侧面受到通过配重块(39)传递来的导轮的支持力;导轮的支持力与工具盘(2)的摩擦力保持受力平衡,因此对支持力的精准测量即是对摩擦力的精准推算,计算摩擦力与支持力之间的函数如下:

其中,Ff表示工件(4)和工具盘(2)之间的摩擦力,F1表示导轮A(31)给工件(4)的支持力,F2表示导轮B(38)给工件(4)的支持力,α表示F1和F2之间的夹角;

B、标定支持力与应变之间的关系

导轮给工件(4)支持力的反力导致拨叉(36)形变,通过在拨叉(36)上开设哑铃状沟槽降低拨叉(36)侧边处的刚度,从而放大拨叉(36)侧边处的形变,在拨叉(36)侧边处粘贴应变花,所测得的应变与支持力F1和F2之呈正相关关系;将两个推拉力计的压头分别抵在导轮A(31)与工件(4)接触的位置及导轮B(38)与工件(4)接触的位置,观测支持力及应变数值,经多次试验,标定两个支持力与四个应变花主应变的函数关系如下:

其中,εA表示应变花A(32)的主应变,εB表示应变花B(33)的主应变,εC表示应变花C(34)的主应变,εD表示应变花D(35)的主应变,a和b分别表示应变花A(32)与应变花B(33)的主应变与F1之间的系数,c和d分别表示应变花C(34)与应变花D(35)的主应变与F2之间的系数;

B、实测工件(4)与工具盘(2)之间的摩擦力

启动环形抛光机对工件(4)进行环形抛光,实时采集四个应变花的主应变,代入公式(1)-(2)求解实时摩擦力,当摩擦力波动小于5%时,视工件(4)处于稳定作业状态,这为自动化设备或工程师调整工艺参数提供重要依据。

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