基于在線檢測技術(shù)的砂輪磨損補(bǔ)償方法研究

王 磊 , 黃志偉

（湛江師范學(xué)院 物理科學(xué)與技術(shù)工程學(xué)院 機(jī)電工程系 ，湛江 524048）

0 引言

在數(shù)控磨削加工中，砂輪的磨損會使被加工零件的尺寸發(fā)生改變。當(dāng)被加工零件的尺寸超差時，必須對砂輪的磨損進(jìn)行補(bǔ)償。傳統(tǒng)的方法是停機(jī)由人工對工件尺寸進(jìn)行檢測，再根據(jù)檢測結(jié)果確定砂輪的補(bǔ)償量。這種方法生產(chǎn)效率低下，檢測人員勞動強(qiáng)度大，并且在檢測過程中容易引入人為誤差。隨著加工系統(tǒng)自動化程度的提高，對加工過程中砂輪磨損的在線檢測與補(bǔ)償技術(shù)就越來越重要。原來由工人觀察磨削狀態(tài)、測量工件尺寸，憑經(jīng)驗判斷砂輪是否磨損并做出相應(yīng)補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)改由自動在線檢測系統(tǒng)來承擔(dān)。采用在線檢測與補(bǔ)償技術(shù)后，可減少人為技術(shù)因素引起的誤差，降低了產(chǎn)品不合格率，在有效保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，提高了生產(chǎn)效率。

1 砂輪磨損量的在線檢測系統(tǒng)的分類和功能

砂輪補(bǔ)償量是由砂輪的磨損量直接確定，所以如何在線檢測砂輪的磨損量是砂輪補(bǔ)償問題的關(guān)鍵。砂輪的磨損量的在線檢測方法分直接檢測法和間接檢測法[1]。直接檢測法包括射線測量法、光導(dǎo)纖維測量法、電視攝像法、接觸電阻測量法和放電電流測量法等。間接檢測法包括切削力法、扭矩法、切削振動法、工件尺寸法和工件表面粗糙度法等。

在線檢測系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能[2]：

1.1 自動生成測量程序

在確定數(shù)據(jù)采集點和數(shù)據(jù)采集方法后，在線檢測系統(tǒng)能夠自動生成測量程序，以控制測量系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的動作和路徑。

1.2 數(shù)據(jù)采集功能

在線檢測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確高效的采集到被測尺寸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的采集是靠在線檢測系統(tǒng)的探頭來完成。根據(jù)采集數(shù)據(jù)時與工件的接觸與否，探頭可分為接觸式測量和非接觸式測量；根據(jù)發(fā)生信號原理以及信號的輸出，探頭可分為點位式和線性位移式。

1.3 數(shù)據(jù)處理功能

在線檢測系統(tǒng)需要對采集到的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析、甄別；將采集到的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。通過和設(shè)定工件尺寸的比較，計算出補(bǔ)償量。

1.4 數(shù)據(jù)傳輸功能

在線檢測系統(tǒng)能夠和機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2 系統(tǒng)模型的建立

本文所采用在線檢測工件尺寸的方法間接去確定砂輪磨損補(bǔ)償量。系統(tǒng)模型圖如圖1所示。

利用在線檢測裝置在磨削過程中對工件進(jìn)行連續(xù)測量，通過測量加工工件的尺寸變化，將實際尺寸與預(yù)設(shè)定值進(jìn)行對比計算出砂輪磨損的補(bǔ)償量，然后向機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出補(bǔ)償信號，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)補(bǔ)償信號調(diào)整砂輪的進(jìn)給。當(dāng)工件尺寸到達(dá)預(yù)設(shè)值時，在線檢測裝置向磨床數(shù)控裝置發(fā)送邏輯輸出信號，當(dāng)磨床數(shù)控裝置接受到在線檢測裝置發(fā)出的邏輯信號后會做出相應(yīng)的反應(yīng)，如停止進(jìn)給和返回砂輪架等，從而實現(xiàn)整個加工過程的閉環(huán)控制，保證了加工的可靠性。

其中在線檢測程序的流程圖如圖2所示。

3 結(jié)束語

本文所論述的利用在線檢測裝置補(bǔ)償數(shù)控磨削加工中砂輪磨損的方法在我校數(shù)控實驗室得到驗證，在批量進(jìn)行硬質(zhì)軸類零件的數(shù)控磨削加工中，加裝marpossP7型主動在線檢測裝置后，零件尺寸因砂輪磨損而超差的問題得到有效控制，并且成批零件的Cpk值達(dá)到1.33以上，有效的提高了工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以利用在線檢測裝置補(bǔ)償數(shù)控磨削加工中砂輪磨損的方法在實際生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 雷彬.國外銑削刀具磨損量自動檢測方法綜述[J].軍械工程學(xué)院學(xué)報,1999,25(2):73-76.

[2] 鄧善熙,呂國強(qiáng).在線檢測技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,1996.