本實用新型專利技術公開了一種聲發射和測力儀集成的砂輪堵塞檢測清洗裝置，首先通過聲發射技術在線定性監測砂輪堵塞狀況，通過磨削測力儀測量磨削力來反映檢測砂輪堵塞狀況，然后根據尖端放電原理去除堵塞物的靜電，由靜電中和噴嘴對附著在砂輪表面或氣孔內的堵塞物進行清洗。砂輪磨削過程中產生的聲發射信號，經過信號采集和分析過濾，建立聲發射信號的均方根值(RMS)和快速傅里葉變換(FFT)的峰值與砂輪堵塞程度的對應關系，實現對砂輪堵塞的定性測量。磨削測力儀測量磨削力也反映檢測砂輪堵塞情況。然后通過噴射壓力與聲發射信號間設定的閾值來實現在線實時對砂輪堵塞物的洗清，實現噴嘴噴射壓力與砂輪堵塞量之間的閉環控制。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及磨削加工領域，具體涉及一種聲發射和測力儀集成的砂輪堵塞檢 測清洗裝置。
技術介紹
為了獲得較高的工件加工質量和表面精度，磨削加工被廣泛應用于機械加工中。 磨削與其他切削過程相比，單位磨削力大，磨削速度高。在磨削加工中，磨粒的尺寸、形狀和 分布對加工起著重要作用，尤其韌性金屬，像鎳基合金這類航空航天材料，它們的硬度大， 導熱性差，加工這些硬質材料時，磨肩會很快地粘附在磨粒的表面或氣孔中。往往會出現砂 輪堵塞引起急劇鈍化的現象，導致砂輪壽命過早結束。如何檢測砂輪堵塞以及對砂輪堵塞 物進行清洗是十分必要。 砂輪堵塞的種類很多，不同的工件材料和加工工況所產生的堵塞狀態各異。總體 分為嵌入型、依附型、粘著型。嵌入型堵塞是磨肩嵌在砂輪工作表面氣孔里；依附型堵塞是 磨粒靠暫時的力量和熱依附在磨粒切削刃口四周或粘結劑上；粘著型堵塞是在磨削過程 中，磨削點溫度達到1200K以上，磨粒四周粘附許多磨肩，當磨削力增大，溫度升高時加劇 堵塞，直至磨粒破碎或脫落，這是熔化性粘結。其中嵌入型和依附型堵塞屬子機械性地填充 在砂輪空隙中產生的堵塞現象，填充的動力來自兩個方面，外來和內在的，涉及到物理、電、 熱等方面的因素。1、外來因素：磨削加工中，徑向磨削力Fy大于切向力Fz，一般刀具切削加 工Fy/Fz〈 1，而磨削Fy/Fz〈2-10，工件材料愈硬，塑性愈小，Fy/F z比值愈大，這樣磨削區的磨肩 在強大的正壓力作用下，被機械地擠進砂輪表面的氣孔里。從微觀上分析，磨肩是沿磨粒前 面滑出，磨粒前面的局部區域堆積著數層磨肩，在磨粒的后面，由于砂輪高速旋轉的作用， 形成一個氣流旋渦區，旋渦區的空氣壓力明顯減小，在負壓力作用下，使部分磨肩依附在磨 粒的后面，形成磨粒后刀面的依附性堵塞，堵塞物多數是灰燼和磨肩微粒。2、靜電場作用： 砂輪與工件相對運動時，在磨削區砂輪與工件表面將會因摩擦而產生電子逸出，出現按一 定規律排布的電荷。同時，磨削區內的氣體也會因高溫作用導致被激放電，使中性氣體電離 成正離子和電子。這樣，在磨削區某些小區域內形成了有砂輪和工件組成的小電場，在電場 內，有中性原子、正離子、電子、雜質、粉塵，不僅有中性原子被電離的過程，還有正離子和電 子復合的過程。在電場的作用下，部分磨肩將呈現極性，根據異性相吸原理，與砂輪極性相 反的磨肩就被吸附在砂輪工作表面。 所謂聲發射現象是固體材料由于結構變化引起應變能的快速釋放而產生的彈性 波，簡稱AE。它可用固定在固體表面的AE傳感器檢測出來。磨削過程是一個很復雜的過 程，磨削區具有相當高的變形率和摩擦磨損以及金屬相變、沖擊、砂粒的崩碎、切削液的沖 擊等現象，這些都是強裂的聲發射源。Hunt W等學者研究了磨削過程中產生的各種聲發射 源，指出當砂輪與工件彈性接觸、砂輪粘結劑破裂、砂輪磨粒崩碎、砂輪磨粒與工件摩擦、工 件表面裂紋等均可發射出彈性波。這些因素和工件材料、磨削條件、砂輪表面的狀態等因素 都有著密切的關系；這些因素的改變必然會引起聲發射信號的幅值、頻譜等方面發生變化， 這就使得我們可以通過檢測聲發射信號的變化來對磨削狀態進行判別。磨削力是磨削過程 中的重要物理量，磨削力來源于工件與砂輪接觸后引起的彈性變形、塑性變形、切削形成以 及磨粒和結合劑與工件表面之間的摩擦作用。磨削力的大小也是反映砂輪堵塞程度的一個 重要指標。 檢測砂輪堵塞一般使用下面幾種方法：①鹽酸分析法；②比色分析法P射線 反向散射法；④放射元素示蹤法；⑤利用磁力探頭檢測帶磁性的堵塞磨肩；⑥運用"電渦流 原理"探測導電的堵塞磨肩；⑦顯微照相法。 經檢索，專利號為ZL201310076316. 4公開了一種砂輪堵塞面積的在位主動紅外 檢測裝置及檢測方法，裝置包括砂輪，還包括紅外熱像儀，所述砂輪待測面外側上方15cm 處安裝有一個紅外輻射管，所述紅外熱像儀的焦距對準所述砂輪待測面，所述紅外熱像儀 中部到所述砂輪圓心之間的連線與所述紅外輻射管中部到所述砂輪圓心之間的連線互相 垂直；所述紅外輻射管的反射罩上設有溫度傳感器，所述溫度傳感器連接有控制電路，所述 紅外輻射管與所述控制電路連接；所述紅外熱像儀連接有計算機。在測量堵塞磨肩的分布 狀態的同時，計算出堵塞面積的相關值。該裝置雖然可以計算出砂輪的堵塞面積，但僅僅是 局限于對堵塞的檢測，缺少對砂輪堵塞物的清洗。 在檢測砂輪堵塞的方法中，大都比較復雜，雖然可以檢測出砂輪的堵塞狀況，但是 缺少砂輪堵塞檢測與清洗為一體的系統裝置。
技術實現思路
本技術的目的就是為了解決上述問題，提供一種聲發射和測力儀集成的砂輪 堵塞檢測清洗裝置，首先通過聲發射技術在線定性監測砂輪堵塞狀況，通過磨削測力儀測 量磨削力來反映檢測砂輪堵塞狀況，然后根據尖端放電原理去除堵塞物的靜電，由靜電中 和噴頭對附著在砂輪表面或氣孔內的堵塞物進行清洗。大大提高工件表面質量和砂輪使用 壽命。其中，聲發射技術在線監測系統能對機床對刀、砂輪堵塞檢測、砂輪失效檢測等具有 很大的實際指導意義。 為實現上述目的，本技術采用如下技術方案： -種聲發射和測力儀集成的砂輪堵塞的檢測清洗裝置，包括聲發射在線監測系統 和用于給砂輪提供動力的砂輪軸，其中，待測砂輪安裝在砂輪軸上，聲發射在線監測系統包 括依次連接的聲發射傳感器、濾波器以及數據采集顯示裝置，使用時，將工件固定在砂輪的 下端，將所述聲發射傳感器嵌入工件內，砂輪以設定速度轉動，通過聲發射信號的大小判定 砂輪的堵塞程度。 所述聲發射傳感器為螺釘式聲發射傳感器，包括聲發射傳感器本體和用于將聲發 射傳感器嵌入工件內部的螺釘端，聲發射傳感器本體與螺釘端固定連接。螺釘部可以將聲 發射傳感器嵌入到工件內部，聲發射信號的途徑零部件少，傳播路徑短，能更真實的接收到 聲發射信號。 所述聲發射傳感器與濾波器之間連接有前置放大器。前置放大器可以將砂輪堵塞 的聲音信號進行放大，方便檢測。 所述聲發射傳感器本體的外側安裝有保護裝置，保護裝置密封設置。保護裝置密 封設置，可以有效防止磨削產生的污染物進入保護裝置內部，對聲發射傳感器本體造成損 害。 所述保護裝置的后端設置有橡膠墊，保護裝置與聲發射傳感器本體之間設置緩沖 結構。如墊片，可以有效減小兩者間的碰撞沖擊；橡膠墊可以減小聲發射傳感器的振動以及 能和聲發射傳感器保護裝置之間更好的定位。 所述濾波器為低通濾波器。可以有效將干擾信號過濾，保留由于砂輪堵塞產生的 聲音信號。 所述檢測清洗裝置還包括磨削力測量系統，磨削力測量系統包括測力儀、安裝在 測力儀上的工件固定裝置、力信息采集儀以及磨削力顯示裝置，力信息采集儀與所述測力 儀連接，磨削力顯示裝置與力信息采集儀連接。 所述測力儀與力信息采集儀之間連接有放大器。 所述工件固定裝置包括工件固定腔室、設置于工件固定腔室內部的定位塊以及設 置于工件固定腔室側壁和/或定位塊上的上壓板組件，所述定位塊連接有位置調節裝置， 根據工件的大小進行定位塊的位置調節。工件在定位塊、上壓板組件和工件固定腔室的共 同作用下固定。 所述檢測清洗裝置還包括靜電中和噴嘴清洗系統，靜電中和噴嘴清洗裝置包括供 液系統、供氣系統和靜電中和噴頭，供液系統和供氣系統均與靜電中和噴頭連通，靜電中和 噴頭本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種靜電中和噴嘴清洗系統，其特征在于：包括供液系統、供氣系統和靜電中和噴頭，供液系統和供氣系統均與靜電中和噴頭連通，靜電中和噴頭內部設置有若干針形電極，針形電極與電源連接。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王要剛，李長河，張彥彬，李本凱，楊敏，張仙朋，
申請(專利權)人：青島理工大學，
類型：新型
國別省市：山東;37
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