一种研磨加工过程中自动添加研磨液的装置和方法与流程

本发明属于精密加工技术领域，具体涉及一种研磨过程自动添加研磨液的装置以及使用该装置进行研磨液添加的方法。

背景技术：

在精密和超精密加工领域，零件加工主要采取的是微小去除量、多次加工的方法进行加工目的参数的逼近。采用微粉磨料与相关液体配比制作而成的研磨液，在加工微小去除量的工件时，具有很好的实用性。

但研磨液并非溶液，而是一种悬浊液，微粉磨料只是悬浮于液体中，摇匀静置一段时间后，微粉磨料仍会沉积于研磨液容器底部。为保证研磨工艺的相对均匀，需要定时搅拌研磨液。目前研磨液的添加方式，主要为人工添加，需要人工定时将研磨液置于均匀状态。研磨加工时，研磨液添加的频率、位置、每次添加的体积、研磨液覆盖的面积、研磨液中磨料分布是否均匀等指标，具有很大的偶然性和随机性。研磨液添加不均匀，导致工件的不同位置去除量的不均匀，造成加工质量和研磨效率的下降，增大了加工成本。在加工过程中，操作人员需要做大量重复性的单调劳动；且人工每次添加研磨液的体积、添加研磨液的频率等具有很大的偶然性和不确定性，使得加工质量和加工过程难以控制。

技术实现要素：

为了解决目前精密、超精密加工过程中，人工添加研磨液不均匀、添加过程不能自动化的问题，本发明的目的在于提供一种研磨过程自动添加研磨液装置以及使用该装置进行研磨液添加的方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种研磨加工过程中自动添加研磨液的装置，该装置包括视觉处理系统和添液装置，所述视觉处理系统包括光源、相机、主机和视觉处理软件，所述相机通过支撑件固定在研磨抛光机上，所述光源设置在相机镜头的底部并对准研磨抛光机的加工区，所述视觉处理软件运行在主机上；所述添液装置固定在研磨抛光机上，其添液端对准待加工工件，所述相机和添液装置与主机进行连接。

进一步的，所述的支撑件包括底板、立柱、相机支撑板和相机调节装置，所述底板通过螺栓固定在研磨抛光机的桌面上，所述立柱通过螺栓固定在底板上，所述相机支撑板固定在立柱的顶端，相机通过相机调节装置固定在相机支撑板的竖直端面。

进一步的，所述的光源通过光源支撑板固定在立柱上。

进一步的，所述的添液装置包括喷头、导液管、控制阀、储液仓和搅拌器，所述喷头连接在导液管的出液端，所述控制阀连接在导液管和储液仓之间，所述视觉处理软件控制控制阀的启闭。

进一步的，所述的搅拌器为电动搅拌器或磁力搅拌器。

进一步的，所述的研磨抛光机上固定有摆杆组件、偏心杆组件和研磨盘，所述的研磨盘上放置有工件并通过摆杆组件端部的顶杆进行固定。

使用以上所述的自动添加研磨液的装置进行自动添加研磨液的方法，包括以下步骤：

（1）当研磨抛光机非定轴加工时，视觉处理系统通过实时对比工件与研磨盘的面积之比，根据设定的阈值参数，发出研磨液添加信号进行研磨液添加；

（2）当研磨抛光机定轴加工时，视觉处理系统获取工件的转速，根据设定的频率参数，发出研磨液添加信号进行研磨液添加。

进一步的，研磨液的添加参数包括添加位置、添加频率、添加体积和覆盖面积。

进一步的，研磨液添加方式包括高压雾化、中低压喷洒或无压方式挤出。

有益效果：本发明提供了一种研磨加工过程中自动添加研磨液的装置和方法，本发明主要采用机器视觉的方法来跟踪监测区域工件在研磨盘上的运动状态，从而控制研磨液的添加方式、频率、体积等参数，实现研磨液的自动化添加，预设参数可由加工者设置。本装置可以与加工者的经验及相关机器学习、研磨轨迹模拟仿真等结合，具有各个加工参数的存储功能，可将加工参数保存，便于后期对加工效果进行评价和分析，进行工艺优化，提升加工效率和加工精度。

该装置具有以下优势：

（1）自动化程度高，避免加工者的重复单调劳动；

（2）研磨液添加均匀，研磨液添加的位置、体积均匀，加工质量和效率得到极大提高；

（3）加工参数可记忆与可重复，对于较好的加工效果，可以追溯到参数的设置，进行保存；批量生产加工工件时，可以具有良好的加工一致性；

（4）可控性强，本发明使用机器根据设定的各种参数精确控制研磨液的添加方式，替代了人工添加的过程，从而有利于提高加工精度。

附图说明

图1为研磨抛光机的加工轨迹图；

图2为本发明所述装置的系统框架图；

图3为视觉处理系统工作流程图；

图4为研磨液添加流程图；

图5为本发明所述装置的正视图；

图6为本发明所述装置的立体图。

图中：1、视觉处理系统；11、光源；12、相机；13、支撑件；131、底板；132、立柱；133、相机支撑板；134、相机调节装置；135、光源支撑板；2、添液装置；21、喷头；22、导液管；3、研磨抛光机；31、摆杆组件；311、摆杆；32、偏心杆组件；33、研磨盘；34、工件；35、顶杆。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

一种研磨加工过程中自动添加研磨液的装置，如图5、6所示，该装置包括视觉处理系统1和添液装置2，所述视觉处理系统1包括光源11、相机12、主机和视觉处理软件，所述相机12通过支撑件13固定在研磨抛光机3上，所述光源11设置在相机镜头的底部并对准研磨抛光机的加工区，所述视觉处理软件运行在主机上；所述添液装置2固定在研磨抛光机3上，其添液端对准待加工工件，所述相机12和添液装置2与主机进行连接。

所述的支撑件13包括底板131、立柱132、相机支撑板133和相机调节装置134，所述底板131通过螺栓固定在研磨抛光机的桌面上，所述立柱132通过螺栓固定在底板131上，所述相机支撑板133固定在立柱132的顶端，相机12通过相机调节装置134固定在相机支撑板133的竖直端面。

所述的光源11通过光源支撑板135固定在立柱132上。

所述的添液装置2包括喷头21、导液管22、控制阀、储液仓和搅拌器，所述喷头21连接在导液管22的出液端，所述控制阀连接在导液管和储液仓之间，所述视觉处理软件控制控制阀的启闭。

所述的搅拌器为电动搅拌器或磁力搅拌器。

所述的研磨抛光机上固定有摆杆组件31、偏心杆组件32和研磨盘33，所述的研磨盘33上放置有工件34并通过摆杆组件31端部的顶杆35进行固定。

图1为研磨抛光机的加工轨迹图，根据加工时工件中心是否变化，可以分为定轴加工和非定轴加工。在加工过程中，研磨盘33做匀速转动，工件34随动自转，当定轴加工时，摆杆311静止，工件沿中心o2自转；当非定轴加工时，摆杆311绕定点o3摆动，此时工件34转动中心将做由o2到o2'的周期摆动。由图1可见，以矩形虚线与研磨盘33相交处为监测区域，利用机器视觉的方法实时得到工件34与研磨盘33的面积比。从图1中可知，当工件34运动到监测区域以外时，工件34与研磨盘33面积比为0，此时最小；在工件2逐渐离去监测区域或逐渐进入监测区域时，面积比会有变化；工件整体区域在监测区域或整体离开时，面积比不会变化。因此，当进行非定轴加工时，通过实时对比工件34与研磨盘33的面积之比作为控制信号发出的指令；当进行定轴加工时，工件34与研磨盘33面积之比为定值，无需实时比对两者的面积比，此时根据视觉处理系统实时跟踪工件转速，根据预设的研磨液添加频率、每次添加研磨液的体积等参数，作为控制信号发出的指令。

图2为本发明所述装置的系统框架图，首先视觉处理系统中的光源照在监测区域，相机实时拍摄工件运动情况，将图像传入主机，视觉处理软件进行处理，实时监测工件与研磨盘的面积之比或工件的转速，当工件的运动状态达到设定的参数时，视觉处理系统发出控制信号，进行研磨液的添加。其中视觉处理系统的处理流程图如图3所示。研磨液添加装置选用搅拌器处理输入到储液仓的原料，根据各成分设定的比例进行混合、搅拌，由于研磨液为悬浊液，储液仓内研磨液需一直进行搅拌操作。根据设定，当储液仓有研磨液时，控制参数信号发来时，即施加研磨液，研磨液添加流程图如图4所示。

由于该装置包含主机、处理软件，故该装置具有存储能力，可以存储若干设定的参数值。加工完成后，可以根据加工效果，对比加工参数，从而进行加工工艺的优化。视觉处理软件具有扩展性，可以在识别出研磨盘与工件特征时，进行进一步的仿真分析。