專利名稱：絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種螺紋磨削方法，尤其是一種絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀裝置及方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著磨削加工技術(shù)正向高精度、高效率方向發(fā)展，為保證磨削加工質(zhì)量對磨削對刀提出了更高要求。特別在絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削加工中，如果磨削砂輪相對于絲杠螺母內(nèi)螺紋對刀不好，會使砂輪兩側(cè)面上所分配的加工余量不等，磨削時大余量一側(cè)將承受比小余量一側(cè)更大的磨削力，會嚴重影響工件表面磨削質(zhì)量和砂輪使用壽命。傳統(tǒng)經(jīng)驗方法借助于聽磨削聲音或看磨削火花，這些經(jīng)驗方法的特點檢測精度低并且難以應用到內(nèi)螺紋磨削對刀過程中，因此，如何有效實現(xiàn)絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速高精度對刀，對提高其磨削效率和磨削質(zhì)量有著重要意義。聲發(fā)射(AE)是一種材料受外力或內(nèi)力作用而產(chǎn)生變形或斷裂時，以彈性波的形式釋放能量的現(xiàn)象。在磨削過程中，當砂輪與工件接觸時，其接觸狀態(tài)可以通過AE信號反映出來。本發(fā)明專利基于此原理，提出了一種絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀方法。該方法可自動確定出磨削砂輪與絲杠螺母內(nèi)螺紋的中心對刀位置，并取得了較好的應用效果。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了實現(xiàn)絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削過程中的快速高精度對刀，滿足絲杠螺母的高精度加工要求，可有效提高絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削效率和磨削質(zhì)量，而提供一種絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀裝置及方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀裝置， 包括砂輪主軸、聲發(fā)射傳感器，其特點是聲發(fā)射傳感器是由轉(zhuǎn)動部分和定子部分組成；聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分包括有聲發(fā)射傳感器的壓電測頭和電信號傳輸端，聲發(fā)射傳感器的轉(zhuǎn)子部分通過聲發(fā)射傳感器器兩端螺紋裝入到砂輪主軸內(nèi)并隨砂輪主軸一起旋轉(zhuǎn)，其中聲發(fā)射傳感器的壓電測頭靠近砂輪一端；聲發(fā)射傳感器定子部分安裝在靠近聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分的電信號傳輸端一側(cè)，聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分通過無線傳輸方式將聲發(fā)射信號傳送給聲發(fā)射傳感器的定子部分，聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器后進入機床數(shù)控系統(tǒng)。
一種絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀方法，當機床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出快速對刀信號后， 磨削砂輪以F(mm/min)的速度向X負方向移動到距離螺母螺紋底端h處，通過聲發(fā)射傳感器實時采集聲發(fā)射信號，并經(jīng)信號處理器進行數(shù)字濾波以及與設(shè)定的RMS門限值H比較運算；然后砂輪以Fl(mm/min)的速度向Z正方向移動，一直到砂輪接觸到螺母中螺紋右側(cè)面發(fā)生磨削，當聲發(fā)射傳感器檢測到被測量信號RMS值變化超過預定門限值H時，機床數(shù)控系統(tǒng)立即停止Z軸方向進給運動，并記錄該點坐標(XI，Zl);同樣方法，砂輪以Fl (mm/ min)的速度向Z負方向移動，一直到砂輪接觸到螺母中螺紋左側(cè)面發(fā)生磨削，當聲發(fā)射傳感器檢測到被測量信號RMS值變化超過預定門限值H時，機床數(shù)控系統(tǒng)立即停止Z軸方向進給運動，并記錄該點坐標(XI，Z2)，最后，機床數(shù)控系統(tǒng)計算出砂輪對刀中心位置20=(21+22)/2，砂輪以速度？1(臟/11^11)移動到坐標位置(XI，ZO)即為砂輪對刀中心坐標。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明通過實時測量聲發(fā)射信號，實現(xiàn)了絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削過程中自動快速對刀，能夠滿足絲杠螺母的高精度加工要求，對提高絲杠螺母磨削效率和磨削質(zhì)量有重要意義。該絲杠螺母內(nèi)螺紋對刀方法不僅在磨削時應用效果很好，也可應用到車削及銑削方面。


圖I是聲發(fā)射傳感器結(jié)構(gòu)示意 圖2是絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削及傳感器安裝示意 圖3是螺紋磨削快速對刀示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。I)本發(fā)明專利所使用的聲發(fā)射傳感器，如圖I所示，該聲發(fā)射傳感器是由轉(zhuǎn)動部分I和定子部分2組成；聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分I包括有聲發(fā)射傳感器壓電測頭7和電信號傳輸端8，通過無線傳輸方式將聲發(fā)射信號傳送給聲發(fā)射傳感器的定子部分2，然后該聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器9調(diào)理后進入機床控制系統(tǒng)10。如圖2所示，通過聲發(fā)射傳感器器兩端MaS螺紋和MalO螺紋將聲發(fā)射傳感器的轉(zhuǎn)子部分I裝入到砂輪主軸4內(nèi)并隨砂輪主軸4 一起旋轉(zhuǎn)，其中聲發(fā)射傳感器的壓電測頭7靠近砂輪5 —端；然后將聲發(fā)射傳感器定子部分2安裝在靠近在聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分I的電信號傳輸端8 —側(cè)。該聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器9后進入機床數(shù)控系統(tǒng)10。2)聲發(fā)射信號預處理設(shè)定信號采樣頻率為Z，經(jīng)調(diào)試后保證整個測量裝置正常工作。實驗開始后，啟動砂輪架主軸4以轉(zhuǎn)速^ (r/min)旋轉(zhuǎn)，螺母6轉(zhuǎn)速為 (r/min)。在磨削過程中，砂輪5與工件(螺母6)彈性接觸、砂輪粘接劑破裂、砂輪磨粒崩碎、砂輪磨粒與工件摩擦、工件表面裂紋等均可發(fā)射出彈性波(聲發(fā)射信號)，這為聲發(fā)射信號檢測砂輪與工件的接觸狀態(tài)提供了理論依據(jù)。為了去除環(huán)境溫度及電磁環(huán)境等高頻干擾信號對實驗測量結(jié)果的影響，本發(fā)明專利使用切比雪夫I型數(shù)字濾波器對采集的數(shù)據(jù)進行低通濾波處理，其具體方法原理如下。切比雪夫I型濾波器的H階幅度平方函數(shù)為下式(I)
Gn(0) = I^(Jca)I= ...............i-------------------------------------------------L===^
⑴
V
其中PP1，表示通帶內(nèi)幅度波動的程度為通帶截止頻率是濾波器在截止頻率％的放大率。的階切比雪夫多項式，如下式(2)和式(3)
0Q m
TJ—)=CQs(n-m-cms一j(2)
O<< cu0
權(quán)利要求
1.一種絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀裝置，包括砂輪主軸(4)、聲發(fā)射傳感器，其特征在于所述聲發(fā)射傳感器是由轉(zhuǎn)動部分(I)和定子部分(2)組成；聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分(O包括聲發(fā)射傳感器的壓電測頭(7)和電信號傳輸端(8),聲發(fā)射傳感器的轉(zhuǎn)子部分(I)通過聲發(fā)射傳感器器兩端螺紋裝入到砂輪主軸(4)內(nèi)并隨砂輪主軸(4) 一起旋轉(zhuǎn)，其中聲發(fā)射傳感器的壓電測頭(7)靠近砂輪(5)—端；聲發(fā)射傳感器定子部分(2)安裝在靠近聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分(I)的電信號傳輸端(8 ) 一側(cè),聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分(I)通過無線傳輸方式將聲發(fā)射信號傳送給聲發(fā)射傳感器的定子部分(2)，聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器(9)后進入機床數(shù)控系統(tǒng)(10)。
2.一種應用權(quán)利要求I的裝置進行絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀方法，其特征在于當機床數(shù)控系統(tǒng)(10)發(fā)出快速對刀信號后，磨削砂輪(5)以F(mm/min)的速度向X負方向移動到距離螺母(6)螺紋底端h處，通過聲發(fā)射傳感器實時采集聲發(fā)射信號，并經(jīng)信號處理器(9)進行數(shù)字濾波以及與設(shè)定的RMS門限值H比較運算；然后砂輪(5)以Fl(mm/min)的速度向Z正方向移動，一直到砂輪(5)接觸到螺母(6)中螺紋右側(cè)面發(fā)生磨削，當聲發(fā)射傳感器檢測到被測量信號RMS值變化超過預定門限值H時，機床數(shù)控系統(tǒng)(10)立即停止Z軸方向進給運動，并記錄該點坐標(XI，Zl);同樣方法,砂輪(5)以Fl(mm/min)的速度向Z負方向移動，一直到砂輪(5)接觸到螺母(6)中螺紋左側(cè)面發(fā)生磨削，當聲發(fā)射傳感器檢測到被測量信號RMS值變化超過預定門限值H時，機床數(shù)控系統(tǒng)(10)立即停止Z軸方向進給運動，并記錄該點坐標(XI，Z2)，最后，機床數(shù)控系統(tǒng)(10)計算出砂輪對刀中心位置20=(21+22)/2，砂輪以速度？1(臟/11^11)移動到坐標位置(XI，Z0)即為砂輪對刀中心坐標。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削快速對刀裝置及方法，聲發(fā)射傳感器是由轉(zhuǎn)動部分和定子部分組成；聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分包括有聲發(fā)射傳感器的壓電測頭和電信號傳輸端，聲發(fā)射傳感器的轉(zhuǎn)子部分通過聲發(fā)射傳感器器兩端螺紋裝入到砂輪主軸內(nèi)并隨砂輪主軸一起旋轉(zhuǎn)，聲發(fā)射傳感器轉(zhuǎn)子部分通過無線傳輸方式將聲發(fā)射信號傳送給聲發(fā)射傳感器的定子部分，聲發(fā)射信號經(jīng)信號處理器后進入機床數(shù)控系統(tǒng)。本發(fā)明通過實時測量聲發(fā)射信號，實現(xiàn)了絲杠螺母內(nèi)螺紋磨削過程中自動快速對刀，能夠滿足絲杠螺母的高精度加工要求，對提高絲杠螺母磨削效率和磨削質(zhì)量有重要意義；該絲杠螺母內(nèi)螺紋對刀方法不僅在磨削時應用效果很好，也可應用到車削及銑削方面。
文檔編號B23Q17/22GK102922061SQ20121048491
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者遲玉倫, 李郝林, 林獻坤, 孫克己 申請人:上海理工大學