一種磨削過程快速精密對刀裝置及其對刀方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種磨削過程快速精密對刀裝置及其對刀方法，所述的裝置包括位置檢測模塊、聲發射檢測系統和測量與可視系統。本發明專利技術通過運用測桿測針的球頭與砂輪之間相對固定的物理關系，實現砂輪與被加工工件之間的快速粗定位，然后采用流體聲發射技術進行精密對刀，能快速實現砂輪的精密對刀，該過程中，運用測桿上加裝的工業內窺鏡，通過顯示器實時觀查測針的球頭和工件內表面的相對位置關系，易實現測針的球頭的快速精密定位，能很好的適用于內表面形狀十分復雜的工件對刀，例如內表面存在多個階梯孔和過度圓弧的復雜內腔，通過可視模塊能方便快捷的找到階梯孔或圓弧位置，實現快速定位。本發明專利技術極大的減輕了工人勞動強度，易于實現自動化加工。

Quick precision tool setting device for grinding process and tool setting method thereof

The invention discloses a quick precision tool setting device for grinding process and a tool setting method thereof, wherein the device comprises a position detection module, an acoustic emission detection system and a measuring and visual system. The invention adopts relatively fixed physical relationship between the ball and the grinding wheel using rod probe, to achieve fast and accurate positioning between the grinding wheel and the workpiece, and the fluid acoustic emission technology precision tool, precision tool grinding wheel can realize, in this process, the installation on the end of the operation in industrial endoscope, check the relative position between the ball and the inner surface of the workpiece probe through the display real-time view, easy to achieve rapid precise positioning pin ball test of tool workpiece can be well applied to the inner surface of the shape is very complex, such as the inner surface of the plurality of complex inner stepped hole and excessive arc, through visual the module can easily and quickly find the ladder hole or arc position, achieve rapid positioning. The invention greatly reduces the labor intensity of workers and is easy to realize automatic processing.

【技術實現步驟摘要】
一種磨削過程快速精密對刀裝置及其對刀方法
本專利技術涉及一種磨削過程快速精密對刀裝置及方法，屬于精密、高效、高質量磨削領域。
技術介紹
具有深孔薄壁結構的套筒和作動筒等是構成飛機起落架振動緩沖單元和收放運動單元的重要支撐件和液壓運動件，是飛機起落架的核心部件。飛機起落架作為飛機在地面停放、起飛滑行、降落著陸時的主要承力運動部件，承擔著支撐飛機重力、緩沖飛機起飛和降落過程中與地面的巨大沖擊載荷的重要任務，是現代飛機不可缺少的關鍵部件。為保證飛機起落架高可靠、高質量的使用性能，防止起落架在使用過程中出現高壓油泄露或運動件卡死等故障，對用于起落架的套筒和作動筒等深孔薄壁結構件的內孔加工精度和表面質量提出了較高的要求。目前，該類零件主要采用普通手動式深孔磨床或普通數控深孔磨床進行精密磨削加工。由于該套筒和作動筒等深孔薄壁類零件具有孔徑小(小于100mm)、深徑比大(深徑比超過10:1)、壁薄(小于5mm)，且內部結構復雜，包括多個階梯孔和過度圓弧及臺階面等特征。磨削過程需要根據工件內表面結構設計要求進行分段磨削，對于每一段的磨削加工，又需要根據磨削后的測量結果重新進行對刀，并反復修磨，通過測量再修磨再測量的方式，來嚴格保證工件的內孔加工精度和表面質量。同時，為保證該類零件所需要的強度，套筒、作動筒等運動承力部件通常采用超高強度鋼等難加工材料加工而成，造成磨削過程中砂輪堵塞和磨損嚴重，需要反復進行砂輪修整或更換砂輪，然后重新進行對刀后再進行磨削加工。整個磨削過程中需要頻繁的進行砂輪對刀。當前該類零件的精密磨削加工主要是采用人工對刀，依靠操作者的經驗和聽覺分辨磨削過程中砂輪與工件接觸時產生的磨削聲音進行砂輪對刀。由于該類零件磨削用磨桿為細長結構，剛性差，當磨削深度較大時，磨桿易振動失穩，造成工件報廢或磨桿損壞，甚至引發安全事故，故對刀過程需十分細心，緩慢操作，且該方法對刀精度和效率低下，產品質量不穩定，廢品率高，對操作者技術要求極高，勞動強度大，對刀過程十分危險。針對上述存在的問題，需要尋找一種適用于該類復雜深孔零件磨削過程的快速精密對刀裝置及方法。目前國內外對砂輪磨削過程的對刀方法開展了大量的研究工作。除人工對刀外，主要還包括對刀儀對刀、阻力對刀、導電對刀和聲發射對刀等方法。其中對刀儀對刀、阻力對刀和導電對刀均很難滿足該類零件的對刀要求，且對刀精度較低；現已報道的聲發射對刀，通過監測砂輪與工件接觸發出的聲發射信號，判斷砂輪與工件接觸，能獲得較高的對刀精度，但由于存在系統延時，砂輪與工件接觸后將繼續保持原有的接近速度向工件靠近，如此時砂輪接近工件速度較快，導致砂輪切深較大，對于此類細長、剛性較差的磨桿，易引發振動失穩造成安全事故，若接近速度較慢，由于砂輪到工件的距離很難控制，當距離較大時，將大大延長對刀時間，導致對刀效率低下，且對于此類深孔件對刀十分危險，工人勞動強度大，當砂輪到工件的距離較小時，距離控制不當將增加對刀風險；況且，目前已報道的聲發射對刀技術主要是采用表面接觸式聲發射傳感器，不能直接用于檢測該類旋轉式運動物體的聲發射信號，其安裝不便，聲發射信號傳播途徑復雜，傳播過程中信號能量衰減大，干擾信號多。
技術實現思路
為解決現有技術存在的上述問題，本專利技術要設計一種對刀精度高、對刀效率高、操作簡單、勞動強度小、對刀過程安全的磨削過程快速精密對刀裝置及其對刀方法。為了實現上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種磨削過程快速精密對刀裝置，包括位置檢測模塊、聲發射檢測系統和測量與可視系統；所述的位置檢測模塊包括支座、光電發射器和光電接收器；所述的光電發射器和光電接收器分別固定在支座上；所述的位置檢測模塊通過螺栓固定在Z軸工作臺上；所述的聲發射檢測系統包括流體聲發射傳感器、信號放大器、控制與顯示單元、夾持器、聲發射傳感器支座、流量計、穩壓閥和水泵；所述的控制與顯示單元通過導線C和導線B分別連接到位置檢測模塊和開關式接觸檢測模塊；所述的控制與顯示單元經信號放大器通過信號線與流體聲發射傳感器連接；所述的流體聲發射傳感器通過管道經流量計、穩壓閥和水泵連接到水箱；所述的流體聲發射傳感器安裝在聲發射傳感器支座上的夾持器上，夾持器具有在聲發射傳感器支座上進行上下前后位置調節的功能；所述的聲發射傳感器支座固定在Z軸工作臺上；所述的測量與可視系統包括測量模塊和可視模塊；所述的測量模塊由開關式傳感器和測針組成，所述的測針通過內六角螺釘與開關式傳感器連接；所述的可視模塊由工業內窺鏡和顯示器組成，所述的工業內窺鏡通過導線A與顯示器連接；所述的測量模塊和可視模塊共同集成在測桿上；所述的測桿通過脹緊套夾緊固定在X軸工作臺上。進一步地，所述的聲發射傳感器支座通過強力磁鐵固定在Z軸工作臺上。進一步地，所述的工業內窺鏡通過柔性可調支架夾持固定，柔性可調支架和開關式傳感器分別通過螺母C和螺釘固定在銅頭上，銅頭通過螺紋和測桿緊固連接；所述的工業內窺鏡的角度和位置通過柔性可調支架進行調整；所述的測針繞內六角螺釘旋轉任意角度。一種磨削過程快速精密對刀裝置的對刀方法，包括以下步驟：A、將位置檢測模塊、開關式接觸檢測模塊、工業內窺鏡、顯示器、流體聲發射傳感器、測桿和砂輪按照要求安裝固定；調整測針的球頭與砂輪中心等高；B、控制機床的X軸工作臺和Z軸工作臺使測針的球頭快速移動至光電發射器和光電接收器之間，當位置檢測模塊檢測到信號時，記錄此時機床光柵坐標值(X1,Z1)，X1和Z1分別為光電發射器檢測到測針的球頭時，測針的球頭在機床坐標系中的X方向和Z方向的坐標值；C、啟動砂輪至工作轉速，控制機床的X軸工作臺和Z軸工作臺使砂輪移動至光電發射器和光電接收器之間，當位置檢測模塊檢測到信號時，記錄此時機床光柵坐標值(X2,Z2)，X2和Z2分別為光發射感器檢測到砂輪外圓和砂輪頭部前端面時，砂輪在機床坐標系中的X方向和Z方向的坐標值；D、快速移動機床的X軸工作臺和Z軸工作臺，并通過工業內窺鏡觀查測針的球頭位置，使測針的球頭快速靠近目標磨削位置，當測針的球頭接觸工件時，將發出脈沖信號，記錄此時測針的球頭在機床坐標系中的X方向和Z方向的坐標值(X3,Z3)；E、根據步驟B中得到的測針的球頭在機床坐標系中的X方向和Z方向的坐標值(X1,Z1)和步驟C中得到的砂輪在機床坐標系中的X方向和Z方向的坐標值(X2,Z2)，計算得到砂輪與測針的球頭之間的相對位置關系：ΔX＝X2-X1ΔZ＝Z2-Z1并根據步驟D中得到的機床光柵坐標值(X3,Z3)，得到砂輪的目標對刀位置的坐標位置：X4＝X3+ΔX+Δ1Z4＝Z3+ΔZ+Δ2其中：Δ1為X方向的安全余量，Δ2為Z方向的安全余量；F、控制機床的X軸工作臺和Z軸工作臺使砂輪快速移動至目標對刀位置(X4，Z4)，切換至緩慢移動，并通過流體聲發射傳感器監測砂輪與工件之間的接觸狀態，當砂輪與工件接觸時，砂輪與工件的摩擦以及工件材料去除產生瞬態彈性波即聲發射信號，通過流體聲發射傳感器檢測砂輪與工件接觸時的聲發射信號，完成砂輪與工件的精密對刀。進一步地，步驟E所述的X方向的安全余量Δ1取值范圍為0.20～0.50mm；Z方向的安全余量Δ2取值范圍為0.15～0.30mm。與現有技術比較，本專利技術具有以下優點：1、本專利技術通過運用測桿測針的球頭與砂輪之間相對本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磨削過程快速精密對刀裝置，其特征在于：包括位置檢測模塊(4)、聲發射檢測系統和測量與可視系統；所述的位置檢測模塊(4)包括支座(16)、光電發射器(17)和光電接收器(18)；所述的光電發射器(17)和光電接收器(18)分別固定在支座(16)上；所述的位置檢測模塊(4)通過螺栓固定在Z軸工作臺(14)上；所述的聲發射檢測系統包括流體聲發射傳感器(10)、信號放大器、控制與顯示單元、夾持器(19)、聲發射傳感器支座(22)、流量計、穩壓閥和水泵；所述的控制與顯示單元通過導線C(29)和導線B(28)分別連接到位置檢測模塊(4)和開關式接觸檢測模塊(7)；所述的控制與顯示單元經信號放大器通過信號線(9)與流體聲發射傳感器(10)連接；所述的流體聲發射傳感器(10)通過管道(11)經流量計、穩壓閥和水泵連接到水箱；所述的流體聲發射傳感器(10)安裝在聲發射傳感器支座(22)上的夾持器(19)上，夾持器(19)具有在聲發射傳感器支座(22)上進行上下前后位置調節的功能；所述的聲發射傳感器支座(22)固定在Z軸工作臺(14)上；所述的測量與可視系統包括測量模塊和可視模塊；所述的測量模塊由開關式傳感器(25)和測針(26)組成，所述的測針(26)通過內六角螺釘(32)與開關式傳感器(25)連接；所述的可視模塊由工業內窺鏡(6)和顯示器組成，所述的工業內窺鏡(6)通過導線A(27)與顯示器連接；所述的測量模塊和可視模塊共同集成在測桿(2)上；所述的測桿(2)通過脹緊套夾緊固定在X軸工作臺(1)上。...

【技術特征摘要】
1.一種磨削過程快速精密對刀裝置，其特征在于：包括位置檢測模塊(4)、聲發射檢測系統和測量與可視系統；所述的位置檢測模塊(4)包括支座(16)、光電發射器(17)和光電接收器(18)；所述的光電發射器(17)和光電接收器(18)分別固定在支座(16)上；所述的位置檢測模塊(4)通過螺栓固定在Z軸工作臺(14)上；所述的聲發射檢測系統包括流體聲發射傳感器(10)、信號放大器、控制與顯示單元、夾持器(19)、聲發射傳感器支座(22)、流量計、穩壓閥和水泵；所述的控制與顯示單元通過導線C(29)和導線B(28)分別連接到位置檢測模塊(4)和開關式接觸檢測模塊(7)；所述的控制與顯示單元經信號放大器通過信號線(9)與流體聲發射傳感器(10)連接；所述的流體聲發射傳感器(10)通過管道(11)經流量計、穩壓閥和水泵連接到水箱；所述的流體聲發射傳感器(10)安裝在聲發射傳感器支座(22)上的夾持器(19)上，夾持器(19)具有在聲發射傳感器支座(22)上進行上下前后位置調節的功能；所述的聲發射傳感器支座(22)固定在Z軸工作臺(14)上；所述的測量與可視系統包括測量模塊和可視模塊；所述的測量模塊由開關式傳感器(25)和測針(26)組成，所述的測針(26)通過內六角螺釘(32)與開關式傳感器(25)連接；所述的可視模塊由工業內窺鏡(6)和顯示器組成，所述的工業內窺鏡(6)通過導線A(27)與顯示器連接；所述的測量模塊和可視模塊共同集成在測桿(2)上；所述的測桿(2)通過脹緊套夾緊固定在X軸工作臺(1)上。2.根據權利要求1所述的一種磨削過程快速精密對刀裝置，其特征在于：所述的聲發射傳感器支座(22)通過強力磁鐵固定在Z軸工作臺(14)上。3.根據權利要求1所述的一種磨削過程快速精密對刀裝置，其特征在于：所述的工業內窺鏡(6)通過柔性可調支架(24)夾持固定，柔性可調支架(24)和開關式傳感器(25)分別通過螺母C(30)和螺釘(31)固定在銅頭(23)上，銅頭(23)通過螺紋和測桿(2)緊固連接；所述的工業內窺鏡(6)的角度和位置通過柔性可調支架(24)進行調整；所述的測針(26)繞內六角螺釘(32)旋轉任意角度。4.一種磨削過程快速精密對刀裝置的對刀方法，其特征在于：包括以下步驟：A、將位置檢測模塊(4)、開關式接觸檢測模塊(7)、工業內窺鏡(6)、顯示器、流體聲發射傳感器(10)、測桿(2)和砂輪(8)按照要求安裝固定；...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱祥龍，康仁科，董志剛，焦振華，張橋杰，
申請(專利權)人：大連理工大學，
類型：發明
國別省市：遼寧,21