基于虛擬儀器的磨削加工聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)研究

        摘  要   介紹基于虛擬儀器軟件平臺，聲發(fā)射(AE）監(jiān)剛系統(tǒng)對起源于磨削加工過程中，砂輪對工件的磨削和修整砂輪接觸時超高頻率信號進行監(jiān)測。建立磨削加工過程中的聲發(fā)射(AE）信號與機床及砂輪磨鈍之間的非線性關(guān)系，根據(jù)磨削加工過程中的AE信號變化，實現(xiàn)在線控制關(guān)鍵的磨削參數(shù)、消除空程、自動反饋碰撞狀況及砂輪修整監(jiān)測。
        一、引言
        隨著自動化制造技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機械制造系統(tǒng)已逐步被先進的柔性制造（FMS )、計算機集成制造（CLMS)和智能制造(IMS）所代替。為了提高效率，保證加工質(zhì)量，防止生產(chǎn)加工中出現(xiàn)重大事故，上述先進制造系統(tǒng)要求必須配備相應(yīng)的實時性和可靠性都很高的監(jiān)控系統(tǒng)[1]目前，聲發(fā)射（Acoustic Emis-sions)技術(shù)已成功地用于無損檢測。由于聲發(fā)射不受機床振動影響，并包含直接來自磨削點有關(guān)磨削現(xiàn)象的豐富信息，因此近幾年來聲發(fā)射信號作為磨削加工中一個特征日益受到了人們的重視。
        在磨削加工中，砂輪的磨損狀態(tài)是砂輪磨削性能好壞的重要指標之一，它影響著磨削加工效率和加工質(zhì)量。然而，影響磨削過程的因素較多，如磨削過程中砂輪的磨損、對刀精度等[5]，僅靠操作者來獲得較好的磨削效果難度較大，迫切需要找到一種對磨削加工進行在線監(jiān)測的方法。1984年以來，聲發(fā)射技術(shù)被引人磨削研究領(lǐng)域，利用它來消除空程、監(jiān)測磨削質(zhì)量（主要包括磨削裂紋和磨削燒傷）、磨削過程（包括砂輪磨損、砂輪與工件接觸等）以及砂輪參數(shù)的測定（砂輪修整質(zhì)量參數(shù)和砂輪硬度等），并取得了令人滿意的效果^[3-5]。
        目前，磨削加工正朝自動化、智能化方向發(fā)展。但是，眾多的影響因素為數(shù)學(xué)模型的建立造成了極大的困難，致使依賴于數(shù)學(xué)模型的自動化控制方法無能為力。為此本文提出了利用虛擬儀器技術(shù)對磨削加工中的聲發(fā)射信號進行控制的方法。即在每種加工條件下，以各階段聲發(fā)射信號幅值增量之和△T來建立砂輪鈍化程度和砂輪破裂和破損之間的非線性關(guān)系。聲發(fā)射信號能夠提供磨削加工各方面信息，利用它可以實現(xiàn)對加工過程的狀態(tài)進行多方面監(jiān)測，并能為磨削加工智能化控制提供多種特征信息，使系統(tǒng)具有較好的特征辨識能力，提高控制質(zhì)量。
        二、系統(tǒng)實現(xiàn)方案和結(jié)構(gòu)框架
        1．總體方案設(shè)計
        磨削加工聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)以PC機為核心，包括AE傳感器、放大器和濾波器等組成的調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集板及各種接口電路等硬件，如圖1所示。其工作過程如下。