立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置的製作方法

2023-05-08 19:56:06 2

專利名稱：立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磨削振動測量裝置，尤其是一種用於立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置。
背景技術：
隨著現代磨削加工技術的發展，立方氮化硼(CBN)砂輪的應用越來越廣泛。CBN砂輪基體時用來支撐磨削層和在工具機主軸上裝卡固定。常用的CBN砂輪基體材料有鋁合金、鋼、鑄鐵、膠木基體和酚醛鋁纖維基體等。基體是影響CBN砂輪磨削振動性能的重要因素，砂輪基體的材質、形狀往往需要根據CBN砂輪的結構和用途來定製，合理選用基體材料對磨削工件質量至關重要，然而目前選用基體材料往往依靠經驗資料難以滿足實際加工情況。因此，如何有效準確測量各種基體CBN砂輪磨削振動特性，對優選砂輪基體材料、提高工件磨削質量和磨削效率有重要意義。聲發射(AE)是一種材料受外力或內力作用而產生 變形或斷裂時，以彈性波的形式釋放能量的現象，聲發射傳感器是據此聲發射原理而製成的一種傳感器。磨削中的聲發射主要來源於工件材料晶粒的分離、連接間的開裂、磨粒的切入和損壞、切除、滑動摩擦和塑性變形及彈性變形。當CBN砂輪磨削能力較好時，聲發射信號頻譜圖中各頻率對應幅值較為平穩；而當CBN砂輪磨削能力較差時，砂輪與工件會產生微小振動，聲發射信號頻譜在一定頻率上對應信號會有較大幅值。所以，需要一種利用聲發射傳感器檢測各種基體CBN砂輪磨削振動大小的測量裝置。
發明內容本實用新型是要提供一種立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置，用於測量各種基體材料CBN砂輪磨削工件材料時的聲發射信號振動情況，通過比較試驗測試結果選用聲發射信號振動幅值最小的基體材料CBN砂輪進行大批量磨削加工生產，可有效提供磨削工件的磨削效率和磨削質量。為實現上述目的，本實用新型的技術方案是一種立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置，包括信號輸出線，聲發射傳感器，砂輪基體，聲發射信號集電環，CBN砂輪，砂輪殼罩，非接觸式信號接收器，信號處理器，A/D採集卡，計算機，其特點是聲發射傳感器安裝在砂輪半徑D2位置處的基體內並密封，並通過信號輸出線與固定在砂輪基體上的集電環連接，對應集電環平行設置安裝在砂輪殼罩上的非接觸式信號接收器，非接觸式信號接收器通過聲發射信號輸出線依次連接傳感器信號處理器，A/D採集卡和計算機。聲發射傳感器安裝在砂輪半徑D2=O. 75Di位置處的基體內，D1為CBN砂輪基體最大半徑。本實用新型的有益效果本實用新型可有效測量各種基體材料CBN砂輪磨削工件材料時的聲發射信號振動情況，通過比較試驗測試結果選用聲發射信號振動幅值最小的基體材料CBN砂輪進行大批量磨削加工生產，對提高工件磨削表面質量和磨削效率有重要意義。[0008]實驗測量結果如圖2所示磨削聲發射信號頻譜圖，各頻率對應最大幅值為P_。通過測量各種基體材料CBN砂輪磨削工件材料時的聲發射信號振動情況，通過比較試驗測試結果選用聲發射信號振動幅值最小的基體材料CBN砂輪進行大批量磨削加工生產，可有效提供磨削工件的磨削效率和磨削質量。

圖I是CBN砂輪基體磨削性能測量裝置結構示意圖；圖2是CBN砂輪磨削聲發射信號頻譜圖。
具體實施方式
以下結合附圖與實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖I所示，本實用新型的立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置，包括信·號輸出線I，聲發射傳感器2,砂輪基體3,聲發射信號集電環4,固定螺栓5, CBN砂輪6,砂輪殼罩7，磨削工件8，非接觸式信號接收器9，信號處理器10，A/D採集卡11，計算機12。聲發射傳感器2安裝在砂輪半徑D2位置處的基體3內並密封，並通過信號輸出線I與固定在砂輪基體3上的集電環4連接，對應集電環4平行設置安裝在砂輪殼罩7上的非接觸式信號接收器9，非接觸式信號接收器9通過聲發射信號輸出線I依次連接傳感器信號處理器10，A/D採集卡11和計算機12。CBN砂輪基體3最大半徑為Dp根據聲發射傳感器2大小及信號輸出線I粗細，在CBN砂輪基體3上開盲孔和導線槽，通過專用膠水將聲發射傳感器2安裝在砂輪半徑D2位置處的CBN砂輪基體3內並密封，且D2=O. 75Di，使用同樣方法將信號輸出線I安裝在CBN砂輪基體3內並密封。然後將聲發射傳感器信號輸出線I連接到集電環4上，使用八個螺栓5把集電環4固定在CBN砂輪基體3上。再將非接觸式信號接收器9安裝在砂輪殼罩7上，保證非接觸式信號接收器9與CBN砂輪基體3外表面平行，且平行距離為d。如圖I所示，在實驗之前，將聲發射信號輸出線I連接到傳感器信號處理器10，再連接到A/D採集卡11，最後連接到計算機12。設定聲發射傳感器信號A/D採集卡11的採
樣頻率為/5，經調試後保證整個測量裝置正常工作。數據濾波處理為了去除冷卻液及電磁環境等高頻幹擾信號對實驗測量結果的影響，本專利使用切比雪夫II型數字濾波器對採集的數據進行低通濾波處理。設定A/D採集卡11的採樣頻率為/5，啟動工具機，設定CBN砂輪6線速度為Vs、工作
臺8速度為Vw，在CBN砂輪6與磨削工件8無接觸時，通過上述測量裝置的A/D採集卡11和計算機12所採集的信號視為幹擾信號，通過其頻率成份分析，確定低通濾波器的截止頻
率/」工具機磨削加工實驗，設定CBN砂輪6線速度為Vs、工作檯8速度為Vw以及每次磨削深度為ap進行磨削加工實驗，實驗測量結果如圖2所示磨削聲發射信號頻譜圖，各頻率對應最大幅值為Pmax。表I各種基體材料砂輪磨削不同工件材料時聲發射信號最大振動幅值表
I砂輪基體材料I磨削工件材料I時最大振動幅值I磨削工件材料2時最大振動幅值I磨削工件材料3時最大振動幅值I磨削工件材料4時最大振動幅jfl材料 I|P11 |P21 |P31 |P41
基體材料 2 P12_P22_P32_P42_
基體材料 3 P13_P23_P33_P43_
材料 4P14 P24 _ P34 P44
基體材料 5 P15_P25_P35_P45_
基體材料 6 P16_P26_P36_P46_
基體材料 7 P17_P27_P37_P47_
基體材料 8 P18_P28_P38_P48_由於各種基體材料CBN砂輪磨削不同工件材料時，聲發射信號振動幅值大小不一樣，如表I所示。在磨削某一種工件材料之前，需要測量多種基體的CBN砂輪磨削該工件材料的聲發射信號振動情況，選用聲發射信號振動幅值最小的基體材料CBN砂輪進行大批量磨削加工生產，從而提高了該工件材料的磨削效率和磨削質量。
權利要求1.一種立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置，包括信號輸出線(1)，聲發射傳感器(2)，砂輪基體(3)，聲發射信號集電環(4)，CBN砂輪(6)，砂輪殼罩(7)，非接觸式信號接收器(9)，信號處理器(10)，A/D採集卡(11)，計算機(12)，其特徵在於所述聲發射傳感器(2)安裝在砂輪半徑D2位置處的基體(3)內並密封，並通過信號輸出線(I)與固定在砂輪基體(3)上的集電環(4)連接，對應集電環(4)平行設置安裝在砂輪殼罩(7)上的非接觸式信號接收器(9 )，非接觸式信號接收器(9 )通過聲發射信號輸出線(I)依次連接傳感器信號處理器(10)，A/D採集卡(11)和計算機(12)。
2.根據權利要求I所述的立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置，其特徵在於所述聲發射傳感器(2)安裝在砂輪半徑D2=O. 75Di位置處的基體(3)內，其中D1為CBN砂輪基體(3)最大半徑。
專利摘要本實用新型涉及一種立方氮化硼砂輪基體磨削振動性能測量裝置，聲發射傳感器安裝在砂輪半徑D2位置處的基體內並密封，並通過信號輸出線與固定在砂輪基體上的集電環連接，對應集電環平行設置安裝在砂輪殼罩上的非接觸式信號接收器，非接觸式信號接收器通過聲發射信號輸出線依次連接傳感器信號處理器，A/D採集卡和計算機。本實用新型可有效測量各種基體材料CBN砂輪磨削工件材料時的聲發射信號振動情況，通過比較試驗測試結果選用聲發射信號振動幅值最小的基體材料CBN砂輪進行大批量磨削加工生產，對提高工件磨削表面質量和磨削效率有重要意義。
文檔編號G01H11/06GK202522317SQ20122015856
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月16日 優先權日2012年4月16日
發明者李郝林, 遲玉倫 申請人:上海理工大學