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(huì)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(shí)，必須對(duì)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(duì)工件尺寸進(jìn)行檢測(cè)，再根據(jù)檢測(cè)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(cè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且在檢測(cè)過(guò)程中容易引入人為誤差。隨著加工系統(tǒng)自動(dòng)化程度的提高，對(duì)加工過(guò)程中砂輪磨損的在線檢測(cè)與補(bǔ)償技術(shù)就越來(lái)越重要。原來(lái)由工人觀察磨削狀態(tài)、測(cè)量工件尺寸，憑經(jīng)驗(yàn)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(dòng)在線檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)承擔(dān)。采用在線檢測(cè)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(shí)，提高了生產(chǎn)效率。

1 砂輪磨損量的在線檢測(cè)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(cè)砂輪的磨損量是砂輪補(bǔ)償問(wèn)題的關(guān)鍵。砂輪的磨損量的在線檢測(cè)方法分直接檢測(cè)法和間接檢測(cè)法[1]。直接檢測(cè)法包括射線測(cè)量法、光導(dǎo)纖維測(cè)量法、電視攝像法、接觸電阻測(cè)量法和放電電流測(cè)量法等。間接檢測(cè)法包括切削力法、扭矩法、切削振動(dòng)法、工件尺寸法和工件表面粗糙度法等。

在線檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能[2]：

1.1 自動(dòng)生成測(cè)量程序

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

1.2 數(shù)據(jù)采集功能

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

1.3 數(shù)據(jù)處理功能

在線檢測(cè)系統(tǒng)需要對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行分析、甄別；將采集到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。通過(guò)和設(shè)定工件尺寸的比較，計(jì)算出補(bǔ)償量。

1.4 數(shù)據(jù)傳輸功能

在線檢測(cè)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(cè)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(cè)裝置在磨削過(guò)程中對(duì)工件進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，通過(guò)測(cè)量加工工件的尺寸變化，將實(shí)際尺寸與預(yù)設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比計(jì)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(hào)，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)補(bǔ)償信號(hào)調(diào)整砂輪的進(jìn)給。當(dāng)工件尺寸到達(dá)預(yù)設(shè)值時(shí)，在線檢測(cè)裝置向磨床數(shù)控裝置發(fā)送邏輯輸出信號(hào)，當(dāng)磨床數(shù)控裝置接受到在線檢測(cè)裝置發(fā)出的邏輯信號(hào)后會(huì)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(shí)現(xiàn)整個(gè)加工過(guò)程的閉環(huán)控制，保證了加工的可靠性。

其中在線檢測(cè)程序的流程圖如圖2所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文所論述的利用在線檢測(cè)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(shí)驗(yàn)室得到驗(yàn)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(dòng)在線檢測(cè)裝置后，零件尺寸因砂輪磨損而超差的問(wèn)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(cè)裝置補(bǔ)償數(shù)控磨削加工中砂輪磨損的方法在實(shí)際生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用前景。

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

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