[发明专利]一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法

说明书

本发明提出一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法，本发明砂轮修整和轮廓测量过程全程在数控磨床上进行，砂轮不需拆卸，避免了安装误差，提高测量精度的同时极大的提高了磨削的作业效率。通过本发明的光路调整方法提高了设备的调整精度和调整效率，通过数控磨床的在位集成提高了测量精度和测量效率，极大的提高了数据的可信度，且可用于静态和动态测量，尤其适用于采用包络磨削技术加工零件的砂轮。该方法可广泛应用于砂轮轮廓的高精度测量中，克服了复杂轮廓砂轮测量效率低、测量精度差等缺陷和不足，为砂轮磨削精度和使用寿命的提高提供了保障，对高精度工件的批量生产具有重要意义。

技术领域

本发明涉及精密超精密加工领域，尤其涉及一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法。

背景技术

对于难加工金属材料来说，磨削加工是一种能稳定保证加工质量的加工方式。其基本工艺流程是：首先利用材料成型技术加工工件毛坯，然后再利用固结磨料或游离磨料对毛坯进行精密、超精密磨削研磨及抛光处理等加工，使工件达到所要求的加工精度和加工质量，最终获得合格的机械产品。相对于车削、铣削等其他常用机械加工方式，磨削加工得到的工件加工精度高、加工质量好，这也使得磨削常被用于精加工或工艺过程中的最后一道工序。因此砂轮轮廓是工件精度能否得到保障的关键因素，砂轮的磨损状况不仅代表砂轮的使用寿命，还与加工工件的质量密切相关，在磨削加工过程中适时对砂轮轮廓进行检测，可以及时判断砂轮是否需要修整、补偿或更换。

但砂轮轮廓检测尤为困难，因为砂轮表面遍布众多磨粒，接触式测量会磨损探头，非接触式测量法的测量精度由于测量方法和设备调整方式的不同而差别很大，若测量光路与待测表面夹角过大，则会使得观测结果出现较大偏差，而对光路的调节较为复杂，获得高精度的观察光路尤为困难。目前国内外对盘形砂轮单一直径测量方法的研究较为成熟，而对球面砂轮如圆弧形、球形以及异形砂轮等复杂轮廓砂轮的轮廓测量方法研究较少，且测量精度较差。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置、方法及光路调整方法。本发明采用的技术手段如下：

一种数控磨床砂轮轮廓在位测量装置，包括集成在数控磨床上的视觉测量部件、砂轮修整部件、砂轮驱动部件，所述视觉测量部件安装在所述砂轮修整部件上方，所述砂轮修整部件安装在数控磨床主轴右侧，所述砂轮修整部件和主轴安装在数控磨床Z轴导轨上，所述砂轮驱动部件安装在数控磨床X轴导轨上，所述视觉测量部件、砂轮修整部件、砂轮驱动部件均在数控磨床运动范围内，所述砂轮修整部件用于砂轮轮廓的修整，所述砂轮驱动部件用于驱动砂轮旋转和在预设的行程内移动，所述视觉测量部件用于采集砂轮轮廓图像。

进一步地，所述砂轮修整部件包括砂轮修整轮、砂轮修整轴、修整直线轴和修整回转轴，所砂轮修整轮可拆卸地连接在砂轮修整轴上，所述砂轮修整轴连接在修整轴壳体上，修整轴壳体的底端固定连接在所述修整直线轴上，所述修整直线轴的底端转动连接在所述修整回转轴上，通过数控系统的修整轴控制器控制砂轮修整轴轴做旋转运动，通过数控系统的直线轴控制器控制修整直线轴做直线运动，通过数控系统的回转轴控制器控制修整回转轴做旋转运动，通过三者运动实现复杂型面砂轮的在线修整。

进一步地，所述视觉测量部件包括安装底座、视觉平台、平行背光光源，所述视觉平台通过所述安装底座安装在所述砂轮修整部件上方，所述视觉平台包含工业相机和远心镜头，所述工业相机和远心镜头通过螺纹连接，所述工业相机位于远心镜头正上方，所述远心镜头位于砂轮观测位正上方，所述平行背光光源安装在砂轮修整部件的旋转平台中孔上。

进一步地，所述工业相机与所述安装底座之间设有调整滑台，所述调整滑台用于调整测量角度，所述调整滑台上还设有用于调整测量视野在X轴的位置的视觉测量部件X轴微调旋钮，所述调整滑台上还设有用于调整测量焦距及视野在Y轴的位置的视觉测量部件Y轴微调旋钮，通过所述视觉测量部件X轴微调旋钮、视觉测量部件Y轴微调旋钮、调整滑台可以实现视觉测量部件的三自由度调节，从而使得所述工业相机、远心镜头、砂轮观测位、平行背光光源四者同轴，其中所述砂轮检测位中心与砂轮修整部件的回转中心同心。