发布时间：2024-04-30 来源：网络
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现代制造工程2003（1）磨削加工对象多变时砂轮状态在线监测方法 摘要在磨削加工对象频繁更换的情况下，工件的材料、加工要求、磨削条件和磨削参数经常变化，使声发射信号的信息 也随之发生变化，为此提出基于声发射信号多变情况下的归原处理法，用于多变磨削加工环境下砂轮状态的在线监测。 通过实验验证了该方法的可行性。 关键词：磨削加工 砂轮状态 AE 信号 在线监测 中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671—3133 （2003）01—0049—03 On-line monitoring method grindingwheel grindingobjects changing LiuGuijie，Gong Yadong，Wang Wanshan Abstract Whie grinding objects changing freuenty，foowing acousticemission signa asochanging because workpiecemateria，machining desire，grinding condition grindingparameters reason，presentsreturning origina processing method，it can wearstate grindingwhee under condition varying freuenty itsfeasibiity has verifiedthrough experiment Keywords：Grinding machining Grinding wheel states AE signal On-line monitoring 一、引言 近几年，声发射（AE）信号作为磨削控制的信息源 被广泛采用。许多研究结果表明，通过监测 AE 信号 的幅值变化，即可评价砂轮的锋利程度和确定砂轮的 工作寿命。但是，当加工工件材料、加工条件和加工参 数经常变化时，由于声发射信号的幅值也会随之发生 剧烈变化，仅靠检测声发射信号的幅值大小无法判断 砂轮钝化程度。为此本文提出了声发射信号的归原处 理法，即在每种加工条件下，以各阶段声发射信号的增 加值之和 定阈值相比较，如果超过阈值，则表示砂轮已经钝化，需要修整。 二、AE 信号检测实验系统 AE信号的检测系统见图 1。本文实验采用 CBN 砂轮1，在其金属毂上安装声发射传感器2。传感器安 装在砂轮体上，可以真实地检测出砂轮磨损状态。 CBN砂轮 AE信号检测实验系统原理 传感器检测出的 AE 信号，借助集电环 向砂轮外部传递。集电环上设有水银端子，可传递回转体上 发出的信号。从AE 传感器输出的信号经内置前置放 大器后，经集电环输出到放大电路，然后传至全波整流 器进行包络滤波。为了监测 AE 信号不同的特征成 分，将检波后的信号分别送至有效值电路、微分值电路 和加权、振铃、计数电路进行进一步处理，最后由计算 机对这些信号进行实时处理，对砂轮磨损状态进行实 时监控。 ，适应后续的点焊要求。点焊过程稳定，无喷溅现象，电极与工 件之间有轻微的粘连现象，焊点压痕浅，焊点处变形小 Smm，接触电极的工件表面氧化膜被压破，但外观成形好，无压裂、焊穿等缺陷，单个焊点的抗静剪切载 荷约为280N/点，焊点牢固，质量可靠，能满足相关产 品的点焊技术要求，工艺是可行性的。 焊接数据资料手册.北京：机械工业出版社，1994 压力焊.北京：机械工业出版社，1989 表面处理工艺手册.上海科学技术出版社 作者通讯地址：中物院机械制造工艺研究所（绵阳621900） 收稿日期：20020114 仪器仪表与检测三、砂轮钝化程度检测的影响因素试验分 析及监测方法 影响因素试验分析为了验证工件材料和加工参数对 AE 信号的影 响，进行了以下试验。 l）试验条件 现代制造工程!#（$） 机床：MMbl4O 型精密半自动万能外圆磨床；磨削 方式：切入磨削；砂轮规格：GZ6OZR A6P；工件：45淬火 钢，2crl3 合金钢，HT2OO 灰铸铁三种材质，直径为 3Omm的棒料；冷却液：普通乳化液。 2）试验方法 以相同的加工参数分别磨削 45 淬火钢、2crl3 金钢和HT2OO灰铸铁三种材质的工件；以3 种不同的 切削深度磨削相同的工件；以3 种不同的纵向进给速 度磨削相同的工件；以3 种不同的工件转速磨削相同 的工件；以3 种不同的冷却液流速冷却磨削区；磨削对 象和磨削参数变化，加工规格要求不同的工件 2O 只计加工每个工件时AE信号RMS 幅值的增量。 3）AE 信号拾取 随着砂轮的旋转，AE 信号包络线的幅值也发生较 大的变化，传感器离开磨削区的距离越大，AE 信号的 衰减程度越大。因此，在监测磨削加工过程时，应分别 检测AE 信号幅值的有效值和信号中的波动成分。在 包络滤波时，AE 信号的幅值首先经 lOH 低通滤波器 滤波，将砂轮转速引起的高次谐波过滤掉，然后再经 lkH 高通滤波后，进入分析电路，求出信号的有效值 和微分值。AE 信号是高频信号，为了减少信号在传播 路径上的能量衰减，通过高通滤波、前放、带通滤波、包 络滤波电路，声发射信号由高频波变成低频波；然后声 发射信号分成三路，其中一路声发射信号经过加权、振 铃电路后，以脉冲形式进入计算机计数器中，进行脉冲 计数，形成振铃计数值。别外两路信号分别经有效值 电路和微分值电路进入计算机内的A/D 转换电路板。 4）试验结果 试验结果见图2、图3 所示为相同砂轮状态下对不同材料工件进行磨削加工时获得的声发 射原始信号，由图可以看出，虽然砂轮的状态相同，冰球突破游戏网站在线玩但 磨削HT2OO 灰铸铁工件时产生的AE 信号RMS 小为llOOmV；2crl3合金钢次之为 l6OOmV；45 淬火钢 最大为l7OOmV。所产生的声发射信号幅值有效值相 差较大。 所示为各种变化因素对AE 信号幅值的影响 综合图，可以看出工件材料变化对 AE 信号幅值影响 AE信号影响因素 AE信号幅值增量变化 最明显。其它4 种因素对AE 信号RMS 幅值的影响较 弱，但都有不同程度的影响，不可忽略。图4 所示为声 发射信号幅值增量随加工工件数量的变化曲线，从图 可以看出，无论加工材料还是磨削参数发生变化，声发 射信号的幅值增量都会有不同程度的增加。负值的出 现是因为刚修整的砂轮表面上某些砂粒受修整时的冲 击而有损伤，磨削开始阶段的AE 信号RMS 幅值较大， 以后逐渐减小。 砂轮钝化程度监测方法上述试验证明，工件材料和加工参数不变时，在磨 削过程中，声发射信号的幅值和砂轮表面的状态有很 好对应关系。如果声发射信号的幅值增大到一定的程 度，就可认为砂轮已经钝化。因此通过设定合适的阈 值，作为控制砂轮钝化的条件，可用来监测砂轮钝化。 但是，由于在实际加工中，加工条件，尤其加工参数是 经常变化的，声发射信号也随之发生变化，使得通过检 测声发射信号的实测幅值来检测砂轮钝化不大可能。 为此在上述试验的基础上，提出了基于变磨削参数声 发射信号的归原处理法，即在每种加工条件下，以各阶 段声发射信号幅值的增加值之和 仪器仪表与检测现代制造工程!#（$） 符合“最小条件”要求的凸轮升程误差值的计算机求解 刘兴富摘要 如何精确、快速地求解符合“最小条件”要求的凸轮升程误差值，长期以来未得到解决。按最小区域法用计算机求 解，解决了这一问题。 关键词：凸轮 升程误差 最小条件 计算机 求解方法 中图分类号：TG8 文献标识码：B 文章编号：1671—3133 （2003）01—0051—02 一、概述 根据凸轮形状误差定义（GB/T1182—1996），凸轮 的升程误差是指被测实际凸轮对其理想凸轮的变动 量。但是，不同方法的理想凸轮会得到不同的升程误 差值。所以应按最小区域法来求解符合“最小条件”要 求的升程误差值。最小区域法是根据最优化原理作近 似逼近的，手工计算时间长，不便于凸轮升程误差的实 时处理。 本文以最小区域判别准则为依据，运用计算机辅 助求解符合“最小条件”要求的凸轮升程误差值的方 法，计算结果精确、唯一、速度快，可用于凸轮升程误差 的实时处理。 二、基本原理 由形状误差定义可知，凸轮升程误差就是包容被 测实际凸轮的一对理想凸轮间的距离 （见图1）。在实际运用中还应考虑公差值和公差带形状的影响。确 定凸轮升程误差曲线的最小区域，应遵守如下“准则”。 ）和右侧升程最高点 ）至其公差带边界的距离应相等。情况（见图 分别为各阶段声发射信号幅值的增加量。把 与设定阈值相比较，如果超过阈值，则表示砂轮已经钝化，需要修整。 磨削对象多变时声发射信号幅值变化四、砂轮与工件接触检测 在磨削加工中，通常靠观察火花以确定进刀的起 点进行对刀，对刀精度不高，且费时；在半自动磨削中， 通常用负载继电器检测砂轮消耗功率的变化以判断砂 轮与工件接触与否，但由于砂轮空载功率很大，因此该 方法灵敏度低，在磨削刚度小的工件时，极易飞出工 件，冰球突破游戏网站在线玩造成机床人身事故。利用声发射信号来检测磨削 接触则极为安全和方便。具体来讲，在磨削过程中，砂 轮与工件接触后，由于砂轮的刮擦、砂粒的崩碎以及材 料的弹塑性变形必然导致磨削区发出声发射信号，检 测系统会接收到声发射信号的变化（见图6），检测这 种信号的变化，就可以对磨削接触进行判断。 这种磨削接触检测方法不仅可以用来检测砂轮与 工件的接触，而且还可以用于检测砂轮修整时修整器 与砂轮表面的接触，从而判断出砂轮表面的精确位置； 该信号还可以作为砂轮磨损补偿的依据。 磨削接触前后声发射信号五、结论 用状态相同的同一个砂轮磨削加工不同材质的工件时，虽然磨削参数相同，但它们的声发射信号幅值 却相差很大，以往检测信号幅值来监测砂轮钝化程度 的方法无法使用。 利用声发射信号幅值变化的累加值来监测砂轮钝化的方法，解决了多变对象磨削加工过程中砂轮钝 化的监测问题。 利用声发射信号监测砂轮与工件的接触以及砂轮修整接触，既可提高生产效率，提高加工修整精度， 又可降低成本。 Grindingmonitoring system based acousticemission sensors. Annas CIRP，2000，49作者通讯地址：山东轻工业学院406 信箱（济南110004） 收稿日期：20020929
