基于力信号的砂轮磨削状态在线监测研究

摘要

磨削过程监控是实现磨削加工智能化与保证制造质量的关键.磨削力是磨削加工过程中一个重要的伴随信号特征，它直接跟砂轮磨损程度、磨削热、砂轮与工件接触状态等事件之间有着密切联系.为了提升微晶刚玉砂轮磨削齿轮工艺的精密化、自动化与智能化水平，开展砂轮磨削状态在线监测与砂轮磨损机制研究，建立磨削力时频两域信号与砂轮–工件接触状态、砂轮磨损程度事件之间的内在关联，提出一种基于实时力信号的砂轮磨削状态的在线监测新方法.同时，采用激光共聚焦显微镜与扫描电镜表征分析了微晶刚玉砂轮形貌蕴含的磨损机理.研究表明，磨削力时域波谱的峭度、波形指标、峰值指标、脉冲指标等波形特征指标分布规律呈现为变切深磨削状态≥显著磨损砂轮的稳态磨削状态≥轻度磨损砂轮的稳态磨削状态>未接触状态的鲜明态势.然而，磨削力幅频谱的峭度、脉冲指标两项波形特征值在不同磨削状态下的变化规律却与时域信号截然相反.砂轮工作表面三维粗糙度随磨损演变呈现出先略微减小后增大的变化规律，而微晶刚玉磨粒的聚微晶结构使其拥有沿微晶界面呈现逐层解理剥落的更新自锐能力.

关键词

微晶刚玉砂轮 / 磨削状态 / 在线监测 / 磨削力 / 磨损机理

基金资助

陕西省自然科学基金研究计划面上项目（2024JC-YBMS-291）