一种磨削砂轮的磨损检测与在位修整装置的制作方法

1.本发明涉及自动化机床领域，尤其涉及一种磨削砂轮的磨损检测与在位修整装置。


背景技术：

2.磨削砂轮是磨床的重要构件之一，主要是对精加工后的零件进行精密磨削加工的一种工艺元件。磨床借助磨削砂轮可以实现对加工件表面的材料微去除，产生较小的损伤层，提高表面加工精度与光洁度。磨削过程中由于砂轮磨损不仅影响砂轮磨削性能，还造成工件和砂轮实际接触面积不断变化，成为影响磨削效率和球面磨削力的重要因素。砂轮的磨损比切削刀具的磨损要复杂得多，这是因为磨粒在砂轮表面的分布是随机的，且砂轮发生磨损的形式也存在随机性。砂轮磨损的主要形式是金刚石磨料缓慢的磨耗磨损、局部断裂和破碎、对陶瓷结合剂的反切削等，砂轮的磨损是个极其复杂的过程，其整体磨损是磨粒与工件干涉过程中很多磨粒事件的累计。一般认为存在三种基本的砂轮磨损机制:摩擦磨损、磨粒破碎和结合剂断裂。砂轮磨损的原因在于磨削状态下砂轮、工件及外部环境相互作用的结果，与砂轮材料和工件材料的物理、力学、化学性质密切相关。
3.磨削加工不仅要求磨削精度，而且同时要求磨削效率，砂轮作为磨削的关键部件，除了其本身的结构外，其加工表面的修形质量也是影响砂轮磨削性能的重要因素。修形的目的是消除砂轮的形状误差和表面缺陷，使砂轮具有准确的几何形状精度，以免在磨削中产生振动。传统的磨削机床的磨损检测，只能通过人工检验零件误差，根据经验判断砂轮是否需要修整。传统修整方法由于无法根据加工工况的不同而精确预测砂轮表面的损伤程度而错过最佳修整时间，导致在砂轮损伤前提前修整，缩短了砂轮的使用寿命或在砂轮损伤后才修整，影响加工效果。而且零件加工表面形状误差很难完全复现砂轮加工面的面型误差，这也增加了预判的不准确性。


技术实现要素：

4.因此，本发明实施例提供一种磨削砂轮的磨损检测与在位修整装置，有效解决了现有磨削机床的磨损检测只能人工进行，无法准确及时地修整砂轮的问题。
5.本发明实施例提供一种磨削砂轮的磨损检测与在位修整装置，所述磨削砂轮安装于砂轮机，所述磨损检测与在位修整装置包括：检测装置，滑动连接于所述砂轮机的任意一侧，所述检测装置设有检测探头能够伸出于所述砂轮机对应所述磨削砂轮的一侧，并朝向所述磨削砂轮；修整装置，包括修正轮和驱动连接所述修正轮的第一驱动组件，所述修正轮朝向所述磨削砂轮。
6.与现有技术相比，采用该技术方案后所达到的技术效果：所述检测装置能够对磨削砂轮的面型精度进行精确测量并可以将测量结果反馈给数控系统，使得所述数控系统能够控制修整装置的所述修正轮，及时准确地对磨削砂轮进行修整，避免在磨削砂轮损伤前提前修整导致磨削砂轮使用寿命缩短，避免在磨削砂轮损伤后修整影响加工效果；并且，通
过所述修整装置对磨削砂轮进行修整，磨削砂轮在位情况下即可进行，无需拆卸磨削砂轮，因此避免了再次装夹磨削砂轮时产生的装夹误差。
7.在本发明的一个实施例中，所述检测装置包括：z轴直线运动组件，设有z轴输出端，所述z轴输出端朝向所述磨削砂轮；探头支架，设于所述z轴输出端，所述检测探头设于所述探头支架。
8.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述z轴直线运动组件用于实现所述检测探头的直线运动，从而满足不同直径的磨削砂轮的检测需求，便于检测不同直径的磨削砂轮的面型精度。
9.在本发明的一个实施例中，所述z轴直线运动组件，包括：气缸安装板，气缸和电磁阀，所述气缸设于所述气缸安装板一侧，所述电磁阀设于所述气缸。
10.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述气缸和所述电磁阀通过所述气缸安装板稳定安装于磨削砂轮上方，所述探头支架以及其上方的所述检测探头随所述气缸的推杆运动；所述电磁阀控制所述气缸的动作，实现所述气缸不同工位间的运动切换与定位。
11.在本发明的一个实施例中，所述检测装置包括：z轴安装板，所述z轴直线运动组件设于所述z轴安装板；第一直线运动组件，连接所述z轴安装板和所述砂轮机。
12.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述第一直线运动组件用于控制所述z轴安装板水平运动，所述z轴直线运动组件随所述z轴安装板水平运动，从而改变所述检测探头和磨削砂轮之间的水平距离。
13.在本发明的一个实施例中，所述第一直线运动组件包括：丝杆组件，设有丝杆轴和丝杆螺母；第二驱动组件，连接所述丝杆轴；第一直线导轨，设有第一滑块；其中，所述第一滑块和所述丝杆螺母连接所述z轴安装板。
14.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述第二驱动组件带动丝杆轴旋转，所述丝杆螺母将所述丝杆轴的旋转运动转化为直线运动，所述z轴安装板在所述第一滑块的配合下随所述丝杆螺母滑动，从而实现所述z轴直线运动组件直线运动。
15.在本发明的一个实施例中，所述修整装置包括：传动轴，所述传动轴设于所述修正轮和所述第一驱动组件之间，所述传动轴和所述第一驱动组件之间通过联轴器连接。
16.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述传动轴用于固定所述修正轮，所述传动轴朝向所述第一驱动组件的一端通过所述联轴器接收所述第一驱动组件的动力，使其随所述第一驱动组件的输出轴旋转；所述传动轴和所述联轴器能够延长所述第一驱动组件的传动距离。
17.在本发明的一个实施例中，所述修整装置还包括：压力传感器，设于所述传动轴朝向所述修正轮的一端。
18.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述压力传感器用于检测所述修正轮的磨削接触压力，不仅可以通过反馈的压力值辅助检测所述修正轮的磨削进度，同时还可以控制磨削进给量，避免与所述磨削砂轮出现硬接触。
19.在本发明的一个实施例中，所述磨损检测与在位修整装置还包括底座；所述修整装置还包括：安装组件和第二直线运动组件，所述传动轴和所述第一驱动组件设于所述安装组件，所述第二直线运动组件设于所述安装组件和所述底座之间。
20.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述安装组件用于安装所述传动轴，尤其，
所述传动轴可通过轴承连接所述安装组件，从而实现旋转运动的同时，获得所述安装组件的支撑；所述安装组件用于安装所述第一驱动组件，使得所述第一驱动组件稳定转动；所述第二直线运动组件用于实现所述传动轴、所述修正轮以及所述第一驱动组件的同步水平运动，从而避免所述检测装置在零件加工期间对加工运动的干涉。
21.在本发明的一个实施例中，所述第二直线运动组件还包括：第三驱动组件，连接所述安装组件和所述底座；第二直线导轨，设有第二滑块，所述第二滑块连接所述安装组件。
22.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述第三驱动组件控制所述安装组件在所述底板上滑动，所述第二滑块随所述安装组件滑动，并对所述安装组件起到支撑作用，使得所述传动轴、所述修正轮以及所述第一驱动组件的运动更加稳定。
23.在本发明的一个实施例中，所述修整装置还包括：光电开关，设于所述第二直线导轨朝向所述检测装置的一端。
24.采用该技术方案后所达到的技术效果：所述光电开关用于检测所述修正轮的位置，例如用于检测所述修正轮是否运动到位，反馈信号从而控制所述第三驱动组件的开停，或者，在所述修正轮进给时，根据所述修正轮的位置，反馈信号以控制所述修正轮的进给速度。
25.综上所述，本技术上述各个实施例可以具有如下一个或多个优点或有益效果：i)所述检测装置能够对磨削砂轮的面型精度进行精确测量并可以将测量结果反馈给数控系统，使得所述数控系统能够控制修整装置的所述修正轮，及时准确地对磨削砂轮进行修整，避免在磨削砂轮损伤前提前修整导致磨削砂轮使用寿命缩短，避免在磨削砂轮损伤后修整影响加工效果；i i)所述修整装置对磨削砂轮进行修整时，磨削砂轮在位情况下即可进行，无需拆卸磨削砂轮，因此避免了再次装夹磨削砂轮时产生的装夹误差；ii i)所述z轴直线运动组件实现所述监测装置升降运动，便于检测不同直径的磨削砂轮的面型精度；iv)所述第一直线运动组件能够改变所述检测探头和磨削砂轮之间的水平距离；v)所述第二直线运动组件用于实现所述检测装置的水平运动，避免所述检测装置在零件加工期间对加工运动的干涉；vi)所述压力传感器用于检测所述修正轮的磨削接触压力，以控制磨削进度和进给量，所述光电开关用于检测所述修正轮的位置，以控制所述修正轮的开停和进给速度。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例提供的一种磨削砂轮的磨损检测与在位修整装置的结构示意图。
28.图2为图1中的检测装置和砂轮机的连接示意图。
29.图3为图2中探头支架的结构示意图。
30.图4为图1中修正装置的结构示意图。
31.图5为图4中修正装置另一视角的结构示意图。
32.图6为图5中a-a方向的剖视图。
33.图7为图1中i区域的放大图。
34.主要元件符号说明：
35.100为磨损检测与在位修整装置；110为检测装置；111为检测探头；112为z轴直线运动组件；1121为气缸安装板；1122为气缸；1123为电磁阀；113为探头支架；1131为水平连接板；1132为竖直连接板；1133为探头固定槽；1134为锁定开口；114为z轴安装板；115为第一直线运动组件；1151为丝杆组件；1152为第二驱动组件；1153为第一直线导轨；1154为第一支撑板；1155为第一滑块；120为修整装置；121为修正轮；122为第一驱动组件；123为传动轴；124为压力传感器；125为安装组件；1251为传动轴安装座；1252为联轴器安装座；1253为第二支撑板；126为第二直线运动组件；1261为第三驱动组件；12611为定子；12612为动子；1262为第二直线导轨；1263为第二滑块；127为光电开关；130为底座；131为第三直线导轨；132为中间支撑板；133为第四直线导轨；200为砂轮机；210为磨削砂轮。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.参见图1，其为本发明实施例提供一种磨削砂轮210的磨损检测与在位修整装置100，磨削砂轮210安装于砂轮机200，磨损检测与在位修整装置100包括：检测装置110和修整装置120，检测装置110滑动连接于砂轮机200的任意一侧，检测装置110设有检测探头111能够伸出于砂轮机200对应磨削砂轮210的一侧，并朝向磨削砂轮210；修整装置120包括修正轮121和驱动连接修正轮121的第一驱动组件122，修正轮121朝向磨削砂轮210。
38.在本实施例中，检测装置110能够对磨削砂轮210的面型精度进行精确测量并可以将测量结果反馈给数控系统，使得数控系统能够控制修整装置120的修正轮121，及时准确地对磨削砂轮210进行修整，从而规避人工修整的不确定性，避免在磨削砂轮210损伤前提前修整导致磨削砂轮210使用寿命缩短，避免在磨削砂轮210损伤后修整影响加工效果，从而提高检测和修整的精度；并且，修整装置120对磨削砂轮210进行修整时，无需拆卸磨削砂轮210，磨削砂轮210安装在砂轮机200上时即可进行，因此避免了磨削砂轮210再次装夹于砂轮机200时产生的装夹误差。
39.在一个具体的实施例中，参见图2，检测装置110例如包括：z轴直线运动组件112，设有z轴输出端，z轴输出端朝向磨削砂轮210；探头支架113，设于z轴输出端，检测探头111设于探头支架113。z轴直线运动组件112用于实现检测探头111的直线运动，从而满足不同直径的磨削砂轮210的检测需求，便于检测不同直径的磨削砂轮210的面型精度；探头支架113用于稳定安装检测探头111，使得检测探头111不会松动，其检测方向不会发生偏移导致误差。
40.优选的，z轴直线运动组件112例如包括：气缸安装板1121，气缸1122和电磁阀1123，气缸1122设于气缸安装板1121一侧，电磁阀1123设于气缸1122。举例来说，气缸1122例如包括缸体和推杆，所述缸体竖直设置，推杆位于所述缸体下侧；所述缸体通过气缸安装板1121，使得推杆能够进行升降运动，探头支架113以及与其连接的检测探头111随气缸
1122的推杆运动，从而对磨削砂轮210进行定位，并在不同工位间的运动切换；电磁阀1123设于缸体远离气缸安装板1121的一侧，数控系统根据检测探头111的信号，控制电磁阀1123动作，控制气缸1122的开启和停止，实现检测探头111高度位置的切换。
41.优选的，结合图3，探头支架113例如包括：水平连接板1131和竖直连接板1132。其中，水平连接板1131通过紧固件固定于所述推杆的z轴输出端；竖直连接板1132位于固定连接板远离所述推杆的一侧，并与磨削砂轮210相对设置。
42.进一步的，竖直连接板1132设有探头固定槽1133和连通所述探头固定槽1133的锁定开口1134。其中，检测探头111穿过探头固定槽1133实现水平设置，并朝向磨削砂轮210，从而实现对磨削砂轮210的面型精度进行精确测量；检测探头111装入探头固定槽1133后，锁定开口1134可通过螺栓等紧固件锁紧，从而缩小其间距，进一步缩小探头固定槽1133的大小，实现检测探头111的稳定连接。
43.优选的，检测探头111可以检测磨削砂轮210磨削面单点位置高度，配合z轴直线运动组件112可实现多个位置的高度检测和输出，将数据反馈给数控系统。数控系统包括平面度检测算法软件，可以实现以最小二乘法拟合平面，计算当前高度数据中的最大值与最小值之差，从而计算磨削砂轮210的实际磨损量，并将结果与预设值进行对比分析，从而判断磨削砂轮210的修整时间，修正轮121根据所述修整时间进行动作。
44.在一个具体的实施例中，继续参见图2，检测装置110例如还包括：z轴安装板114，z轴直线运动组件112设于z轴安装板114；第一直线运动组件115，连接z轴安装板114和砂轮机200。其中，z轴安装板114水平设置，第一直线运动组件115用于控制z轴安装板114水平运动，z轴直线运动组件112随z轴安装板114水平运动，从而改变检测探头111和磨削砂轮210之间的水平距离；气缸安装板1121例如为l型板，竖直连接于z轴安装板114，使得气缸1122保持竖直状态。
45.优选的，第一直线运动组件115例如包括：丝杆组件1151，设有丝杆轴和丝杆螺母；第二驱动组件1152，连接丝杆轴；第一直线导轨1153，设有第一滑块1155；其中，第一滑块1155和丝杆螺母连接z轴安装板114。其中，第二驱动组件1152带动丝杆轴旋转，丝杆螺母将丝杆轴的旋转运动转化为直线运动，z轴安装板114在第一滑块1155的配合下随丝杆螺母滑动，从而实现z轴直线运动组件112直线运动。
46.举例来说，第一直线运动组件115例如还包括：第一支撑板1154，第一支撑板1154通过螺栓等紧固件安装于砂轮机200顶部；丝杆轴通过其两端的轴承和轴承座安装于第一支撑板1154顶部；第二驱动组件1152例如为电机，通过电机安装板固定于第一支撑板1154一侧；第二驱动组件1152的输出轴与丝杆轴之间通过联轴器连接。
47.进一步的，第一直线导轨1153例如位于丝杆组件1151的两侧，每个第一直线导轨1153上可设置1个、2个、3个第一滑块1155，此处不做限定；所有第一直线导轨1153上的第一滑块1155均可以通过螺栓或销钉等紧固件与第一支撑板1154连接，使得第一支撑板1154能够稳定地直线运动。
48.在一个具体的实施例中，参见图4-6，修整装置120例如包括：传动轴123，传动轴123设于修正轮121和第一驱动组件122之间，传动轴123和第一驱动组件122之间通过联轴器连接。其中，传动轴123用于固定修正轮121；第一驱动组件122例如为电机，传动轴123朝向第一驱动组件122的一端通过联轴器接收第一驱动组件122的动力，使其随第一驱动组件
122的输出轴旋转；传动轴123和联轴器能够延长第一驱动组件122的传动距离，并且，固定传动轴123能够使修正轮121的转动更加稳定。
49.优选的，修整装置120例如还包括：压力传感器124，设于传动轴123朝向修正轮121的一端。其中，压力传感器124用于检测修正轮121的磨削接触压力。举例来说，压力传感器124将其检测的磨削接触压力发送至数控系统，数控系统根据所述磨削检测压力得到修正轮121的磨削进度，从而控制修正轮121的磨削进给量；另外，当压力传感器124检测到磨削接触压力过大时，说明磨削砂轮210将出现硬接触，此时数控系统控制修正轮121的磨削进给量，以避免硬接触发生。
50.在一个具体的实施例中，磨损检测与在位修整装置100还包括底座130，修整装置120和砂轮机200均安装于底座130上；修整装置120例如还包括：安装组件125和第二直线运动组件126，传动轴123和第一驱动组件122设于安装组件125，第二直线运动组件126设于安装组件125和底座130之间。其中，安装组件125用于安装传动轴123和第一驱动组件122。
51.优选的，安装组件125例如包括传动轴安装座1251和联轴器安装座1252。其中，传动轴123穿过传动轴安装座1251，传动轴123的两端通过轴承和端盖固定于传动轴安装座1251，传动轴123实现转动的同时能够获得传动轴安装座1251的支撑；联轴器安装座1252设于传动轴安装座1251一侧，第一驱动组件122连接联轴器安装座1252；联轴器设于联轴器安装座1252内，传动轴123和第一驱动组件122的输出轴均伸入联轴器安装座1252内，通过联轴器连接，从而实现第一驱动组件122的稳定传动。
52.进一步的，安装组件125例如还包括：第二支撑板1253，传动轴安装座1251和联轴器安装座1252固定于第二支撑板1253顶部，第二直线运动组件126连接第二支撑板1253的底部。第二直线运动组件126用于实现传动轴123、修正轮121以及第一驱动组件122的同步水平运动，从而避免检测装置110在零件加工期间对加工运动的干涉。
53.在一个具体的实施例中，第二直线运动组件126例如还包括：第三驱动组件1261，连接安装组件125和底座130；第二直线导轨1262，设有第二滑块1263，第二滑块1263连接安装组件125。举例来说，第三驱动组件1261例如为直线电机，所述直线电机包括定子12611和动子12612，定子12611固定于底座130，动子12612与定子12611滑动连接，并且动子12612与第二支撑板1253底部连接，从而驱动第二支撑板1253进行滑动；第二直线导轨1262例如位于第三驱动组件1261的两侧，每个第二直线导轨1262可设置1个、2个、3个第二滑块1263，此处不做限定，所有第二直线导轨1262上的第二滑块1263均可以通过螺栓或销钉等紧固件与第二支撑板1253连接，使得第二支撑板1253能够稳定地直线运动。相应的，传动轴123、修正轮121以及第一驱动组件122的运动更加稳定。
54.在一个具体的实施例中，参见图7，修整装置120例如还包括：光电开关127，设于第二直线导轨1262朝向检测装置110的一端。举例来说，光电开关127的检测方向朝向修正轮121，用于检测修正轮121的位置。举例来说，光电开关127例如用于检测修正轮121是否运动到位，反馈信号至数控系统以控制第三驱动组件1261的开停；或者，在修正轮121进给时，光电开关127反馈修正轮121的位置，以控制修正轮121的进给速度。
55.在一个具体的实施例中，继续参见图1，磨损检测与在位修整装置100例如还包括多个直线导轨，设于砂轮机200和底座130之间，用于实现砂轮机200多个方向的平动。举例来说，砂轮机200底部通过平行设置的第三直线导轨131实现平动，第三直线导轨131底部设
有中间支撑板132，中间支撑板132底部通过平行设置的第四直线导轨133实现平动，第四直线导轨133设于底座130；其中，第三直线导轨131的方向与第一直线运动组件115的运动方向相同，第四直线导轨133的运动方向与第一直线运动组件115的运动方向垂直，此处不做限定。
56.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。