專利名稱：一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械測(cè)試方法類，具體是一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在軸零件磨削加工過程，砂輪磨削力是反映磨削狀態(tài)的重要指標(biāo)。磨削力處于正常范圍反映了砂輪的鋒銳狀態(tài)以及對(duì)被加工工件材料的去除能力。隨著磨削加工過程持續(xù)進(jìn)行，砂輪磨粒剝落、堵塞導(dǎo)致砂輪鋒銳程度下降，使得同等工藝條件下砂輪磨削力顯著增大。砂輪磨削力增大會(huì)加劇軸零件變形幅度并引發(fā)表面粗糙度值增加，從而增加次品發(fā)生概率，因此砂輪磨削力檢測(cè)對(duì)于確保軸零件加工質(zhì)量具有重要參考意義。通常，軸零件加工過程的砂輪磨削力檢測(cè)分為法向磨削力檢測(cè)與切向磨削力檢測(cè)，對(duì)于法向磨削力，現(xiàn)有的檢測(cè)手段主要是通過在工件夾具底座安裝專用測(cè)力傳感器實(shí)現(xiàn)，如壓電測(cè)力儀，這不僅增加了機(jī)床成本，也破壞其原有的結(jié)構(gòu)完整性；對(duì)于切向磨削力檢測(cè)，現(xiàn)有的檢測(cè)手段主要通過在零件旋轉(zhuǎn)軸上安裝旋轉(zhuǎn)測(cè)力儀實(shí)現(xiàn)，但其高昂的價(jià)格限制了在通用加工設(shè)備中的應(yīng)用，此外，也有通過測(cè)量砂輪主軸瞬時(shí)功率估算砂輪切向磨削力的檢測(cè)方法，但其受到摩擦力非線性、砂輪主軸大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等因素影響難以實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)。在針對(duì)軸零件磨削加工方面，目前還沒有一種原理簡(jiǎn)單、方案合理、精度高的砂輪磨削力檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)軸零件磨削機(jī)床中現(xiàn)有磨削力檢測(cè)方式的不足，提供一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法，從而消除磨削力檢測(cè)對(duì)專用測(cè)力傳感器的依賴性，實(shí)現(xiàn)軸零件加工過程砂輪法向磨削力與切向磨削力的精確檢測(cè)，同時(shí)達(dá)到簡(jiǎn)化磨削機(jī)床硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)靈活性的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法,其特征在于首先檢測(cè)記錄不帶進(jìn)給條件下磨削加工程序執(zhí)行過程的電機(jī)電流信號(hào)與位置信號(hào)，計(jì)算獲得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)分布規(guī)律，獲取工件旋轉(zhuǎn)方向與砂輪進(jìn)給方向的機(jī)床運(yùn)動(dòng)副摩擦力、加減速力總和并將其視作參考信號(hào)值，在實(shí)際磨削加工過程中，將測(cè)量、計(jì)算所得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)與相應(yīng)的參考信號(hào)值現(xiàn)減，即可得到相應(yīng)的砂輪磨削力信號(hào)，其中砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪法向磨削力，工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪切向磨削力。本發(fā)明具體的方法如下采用電流檢測(cè)裝置分別測(cè)量砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組電流信號(hào)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組電流信號(hào)；采用編碼器模塊分別檢測(cè)砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)直線位置與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)角度位置；將電流信號(hào)與位置信號(hào)輸入磨削力檢測(cè)控制裝置，基于砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組直線位置和工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)角度位置信號(hào)建立同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中分別計(jì)算兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組的力矩電流瞬時(shí)值，并通過力矩常數(shù)獲得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)和工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的瞬時(shí)電磁推力和電磁轉(zhuǎn)矩；采用相同工藝參數(shù)先執(zhí)行不帶進(jìn)給加工程序，并記錄程序執(zhí)行過程驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)分布；在實(shí)際磨削加工過程以已記錄的電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)為參考值，將實(shí)際采集、計(jì)算所得電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)與參考值相減即可得到相應(yīng)的砂輪磨削力信號(hào)，根據(jù)軸零件磨削機(jī)床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪法向磨削力，工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪切向磨削力。
本發(fā)明充分利用了軸零件磨削機(jī)床中砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與砂輪法向磨削力的直接耦合關(guān)系、以及工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩與砂輪切向磨削力的直接耦合關(guān)系，通過檢測(cè)電機(jī)繞組電流觀測(cè)其電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)，實(shí)現(xiàn)砂輪磨削力的間接檢測(cè)，從而避免了多軸測(cè)力傳感器、旋轉(zhuǎn)測(cè)力儀的使用。這簡(jiǎn)化了磨削力檢測(cè)裝置的硬件方案，保持了磨削機(jī)床原有結(jié)構(gòu)的完整性。本發(fā)明通過記錄不帶進(jìn)給條件下加工程序執(zhí)行過程的驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)分布規(guī)律，獲取工件旋轉(zhuǎn)方向與砂輪進(jìn)給方向的機(jī)床運(yùn)動(dòng)副摩擦力、加減速力總和并將其視作參考信號(hào)，在實(shí)際加工過程中，將測(cè)量、計(jì)算所得驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)與參考值現(xiàn)減，實(shí)現(xiàn)摩擦力、加減速力等干擾因素的有效分離，從而獲得準(zhǔn)確的砂輪磨削力信號(hào)。本發(fā)明提供的磨削力檢測(cè)方法無需對(duì)磨削機(jī)床原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，因此對(duì)于控制成本、確?？煽啃缘确矫婢哂蟹e極作用。本發(fā)明原理簡(jiǎn)單、方案合理、精度高，適用于多種規(guī)格軸零件磨削加工過程的磨削力檢測(cè)與加工工藝狀態(tài)監(jiān)控。


附圖為本發(fā)明原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案作一詳細(xì)闡述。如圖所示，在機(jī)床底座5的導(dǎo)軌上有工件I與砂輪主軸支架11，砂輪主軸支架11上裝有砂輪2，工件帶有工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)4，砂輪2帶有砂輪進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)4帶有繞組電流檢測(cè)單元一 6與旋轉(zhuǎn)角度編碼器模塊7，砂輪進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)3帶有繞組電流檢測(cè)單元二 8與直線位置編碼器模塊9，繞組電流檢測(cè)單元一 6與旋轉(zhuǎn)角度編碼器模塊7、繞組電流檢測(cè)單元二 8與直線位置編碼器模塊9連接磨削力檢測(cè)控制單元10。本發(fā)明圖示工件I為軸零件，一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法，具體采用如下步驟A、采用繞組電流檢測(cè)單元二 8測(cè)量砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)3電流信號(hào)；采用繞組電流檢測(cè)單元一 6測(cè)量工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)4電流信號(hào)；B、采用直線位置編碼器模塊9檢測(cè)砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)4直線位置；采用旋轉(zhuǎn)角度編碼器模塊7檢測(cè)工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)3角度位置；C、磨削力檢測(cè)控制單元10基于直線位置編碼器模塊9和旋轉(zhuǎn)角度編碼器模塊7采集的砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)4直線位置和工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)3角度位置信號(hào)建立同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中分別計(jì)算兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的力矩電流瞬時(shí)值，并通過力矩常數(shù)獲得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)4和工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的瞬時(shí)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩；D、采用相同工藝參數(shù)先執(zhí)行不帶進(jìn)給加工程序，并記錄程序執(zhí)行過程驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)分布；
E、在實(shí)際磨削加工過程以已記錄的電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)為參考值，將實(shí)際采集、計(jì)算所得電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)與參考值相減即可得到相應(yīng)的砂輪磨削力信號(hào)。其中，砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)4電磁推力信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪法向磨削力，工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)3電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪切向磨削力。本發(fā)明的繞組電流檢測(cè)單元一 6與繞組電流檢測(cè)單元二 8可采用精密四線制分流電阻與隔離運(yùn)算放大器電路實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法，其特征在于首先檢測(cè)記錄不帶進(jìn)給條件下磨削加工程序執(zhí)行過程的電機(jī)電流信號(hào)與位置信號(hào)，計(jì)算獲得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)分布規(guī)律，獲取工件旋轉(zhuǎn)方向與砂輪進(jìn)給方向的機(jī)床運(yùn)動(dòng)副摩擦力、加減速力總和并將其視作參考信號(hào)值，在實(shí)際磨削加工過程中，將測(cè)量、計(jì)算所得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)與相應(yīng)的參考信號(hào)值現(xiàn)減，即可得到相應(yīng)的砂輪磨削力信號(hào)，其中砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪法向磨削力，工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪切向磨削力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法，其特征在于采用電流檢測(cè)裝置分別測(cè)量砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組電流信號(hào)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組電流信號(hào)；采用編碼器模塊分別檢測(cè)砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)直線位置與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)角度位置；將電流信號(hào)與位置信號(hào)輸入磨削力檢測(cè)控制裝置，基于砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組直線位置和工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)角度位置信號(hào)建立同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中分別計(jì)算兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)繞組的力矩電流瞬時(shí)值，并通過力矩常數(shù)獲得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)和工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的瞬時(shí)電磁推力和電磁轉(zhuǎn)矩；采用相同工藝參數(shù)先執(zhí)行不帶進(jìn)給加工程序，并記錄程序執(zhí)行過程驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)分布；在實(shí)際磨削加工過程以已記錄的電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)為參考值，將實(shí)際采集、計(jì)算所得電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)與參考值相減即可得到相應(yīng)的砂輪磨削力信號(hào)，其中，砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪法向磨削力，工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪切向磨削力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法，其特征在于所述繞組電流檢測(cè)單元采用精密四線制分流電阻與隔離運(yùn)算放大器電路實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械加工方法類，具體是一種軸零件加工過程中的砂輪磨削力檢測(cè)方法，其特征在于首先檢測(cè)記錄不帶進(jìn)給條件下磨削加工程序執(zhí)行過程的電機(jī)電流信號(hào)與位置信號(hào)，計(jì)算獲得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)分布規(guī)律，獲取工件旋轉(zhuǎn)方向與砂輪進(jìn)給方向的機(jī)床運(yùn)動(dòng)副摩擦力、加減速力總和并將其視作參考信號(hào)值，在實(shí)際磨削加工過程中，將測(cè)量、計(jì)算所得砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)與工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電磁推力與電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)與相應(yīng)的參考信號(hào)值現(xiàn)減，即可得到相應(yīng)的砂輪磨削力信號(hào)，其中砂輪進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁推力信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪法向磨削力，工件旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩信號(hào)主要對(duì)應(yīng)砂輪切向磨削力。本發(fā)明原理簡(jiǎn)單、方案合理、精度高，適用于多種規(guī)格軸零件磨削加工過程的磨削力檢測(cè)與加工工藝狀態(tài)監(jiān)控。
文檔編號(hào)B24B49/10GK102615594SQ20121011751
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者俞紅祥 申請(qǐng)人:浙江師范大學(xué)