一种砂轮装卸和砂轮表面测量装置及其测量方法与流程

本发明涉及机械工程中机械设计及测试技术领域，具体涉及一种砂轮装卸和砂轮表面测量装置及其测试方法。

背景技术：

目前砂轮表面形貌情况是磨削加工创成表面质量的重要影响因素。砂轮表面形貌状况差，可能造成磨削烧伤、光洁度差等后果。因此，砂轮表面形貌的观察对于磨削加工具有重要意义。但是目前存在的两类砂轮表面形貌观测方法都存在明显的缺陷。第一类方法常见于工程应用现场，观测人员手持放大镜观测砂轮表面形貌。该方法只能定性观测，无法获得定量形貌数据。砂轮表面质量的判断全凭观测人员经验。第二类方法常见于磨削研究领域，首先将砂轮表层从砂轮上切除，制成样件，然后利用光学显微镜或者扫描隧道显微镜对样件表面进行观测。该方法可以获得定量的数据，观测人员可以根据数据准确判定砂轮表面形态，降低对观测人员的经验要求。但是该方法为破坏性方法，而且制样过程较复杂，不利于工程实际应用。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种砂轮装卸和砂轮表面测量装置及其测量方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种砂轮装卸和砂轮表面测量装置，包括底座支架、抬升装置、砂轮托架、观测系统和电机，砂轮托架通过导向机构安装在底座支架上，保证砂轮托架可以在底座支架上自由的上下移动；砂轮托架与抬升装置固定联接，砂轮芯轴通过轴承安装在砂轮托架上，轴承的安装保证砂轮芯轴可以自由的转动，砂轮芯轴通过联轴器联接有电机，电机驱动砂轮芯轴旋转，电机通过电机支座与砂轮托架固定联接，保证电机可以随砂轮托架同步运动，观测系统包括激光距离传感器和光学数字显微镜，激光距离传感器和光学数字显微镜均通过第一微调机构安装在底座支架的顶部。

优选地，所述抬升装置为液压缸或者丝杠，通过抬升装置驱动砂轮托架沿底座支架上下移动。

优选地，所述砂轮芯轴具有1:20锥度，砂轮从砂轮芯轴远离电机端套上砂轮芯轴。安装时，轻轻敲击将砂轮稳定安装到砂轮芯轴上，保证砂轮可以稳定随砂轮芯轴转动，安装过程中，为减轻劳动强度，可先将砂轮放置在可拆卸托杆上，再移动安装到砂轮芯上，如果可拆卸托杆阻碍了砂轮安装到砂轮芯轴上，可将可拆卸托杆拆除。

优选地，微调机构上安装有微调旋钮。砂轮表面形貌观测过程中，通过抬升装置粗调砂轮与激光距离传感器和光学数字显微镜的距离，通过微调旋钮调整微调砂轮与激光距离传感器和光学数字显微镜的距离，保证砂轮表面观测结果清晰准确。

优选地，所述激光距离传感器可以采用点激光传感器，该条件下获得砂轮表面形貌为二维形貌；激光距离传感器可以采用线激光传感器，该条件下获得砂轮表面形貌为三维形貌。

为解决上述问题，本发明还提供了一种砂轮装卸和砂轮表面测量装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、使用电机驱动砂轮恒定速度旋转，在砂轮恒定速度旋转同时，使用激光距离传感器测量砂轮表面不同位置到传感器的距离，并将所测距离数据存储在上位机中；

S2、通过上位机求取所测数据的平均值，并利用平均值求取数据的方差；

S3、将所得方差值作为砂轮表面形貌指标值，记录该指标值下砂轮磨削创成表面加工质量，并将指标值和创城表面质量对应记录，作为砂轮表面形貌评定模板，其中，电机驱动砂轮的转速和传感器采样频率必须保持恒定，具体数值由该装置使用人指定。

优选地，所述的一种砂轮装卸和砂轮表面测量装置，其特征在于，所述激光距离传感器可被替换为光学数字显微镜，并对砂轮表面进行真彩色观测记录。

本发明具有以下有益效果：

可以实现砂轮表面形貌的无损检测；同时该发明具有砂轮拆装功能，因此可在加工现场使用。上述两项特点可以大幅降低砂轮检测的资金成本和时间成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明选用激光距离传感器的整体结构轴侧图；

图2为本发明底座支架及抬升装置图；

图3为本发明砂轮支架结构图；

图4为本发明砂轮驱动结构图；

图5为本发明可选砂轮表面形貌观测传感器图；

图6为本发明选用光学数字显微镜的整体结构轴侧图；

图7为本发明选用光学数字显微镜的整体结构俯视图；

图8为本发明选用光学数字显微镜的整体结构正视图；

图9为光学数字显微镜及其微调机构；

图中：1-微调机构，2-底座支架，3-电机，4-抬升装置，5-砂轮托架，6-激光距离传感器，7-联轴器，8-砂轮芯轴，9-电机支座，10-微调旋钮，11-光学数字显微镜，12-可拆卸托杆，13-导向机构。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1-6所示，本发明实施例提供了一种砂轮装卸和砂轮表面测量装置，包括底座支架2、抬升装置4、砂轮托架5、观测系统和电机，砂轮托架5通过导向机构13安装在底座支架2上，保证砂轮托架5可以在底座支架2上自由的上下移动；砂轮托架5与抬升装置4固定联接，砂轮芯轴8通过轴承安装在砂轮托架5上，轴承的安装保证砂轮芯轴8可以自由的转动，砂轮芯轴8通过联轴器7联接有电机3，电机3驱动砂轮芯轴8旋转，电机3通过电机支座9与砂轮托架5固定联接，保证电机3可以随砂轮托架5同步运动，观测系统包括激光距离传感器6和光学数字显微镜11，激光距离传感器6和光学数字显微镜11均通过第一微调机构1安装在底座支架2的顶部。

所述抬升装置4为液压缸或者丝杠，通过抬升装置4驱动砂轮托架5沿底座 支架2上下移动。

所述砂轮芯轴8具有1:20锥度，砂轮从砂轮芯轴8远离电机端套上砂轮芯轴8。安装时，轻轻敲击将砂轮稳定安装到砂轮芯轴8上，保证砂轮可以稳定随砂轮芯轴8转动，安装过程中，为减轻劳动强度，可先将砂轮放置在可拆卸托杆12上，再移动安装到砂轮芯轴8上，如果可拆卸托杆12阻碍了砂轮安装到砂轮芯轴8上，可将可拆卸托杆12拆除。

微调机构1上安装有微调旋钮10。砂轮表面形貌观测过程中，通过抬升装置4粗调砂轮与光学数字显微镜11和激光距离传感器6的距离，通过微调旋钮10调整微调砂轮与激光距离传感器6和光学数字显微镜11的距离，保证砂轮表面观测结果清晰准确。

所述激光距离传感器6可以采用点激光传感器，该条件下获得砂轮表面形貌为二维形貌；激光距离传感器6可以采用线激光传感器，该条件下获得砂轮表面形貌为三维形貌。

本发明实施例还提供了上述砂轮装卸和砂轮表面测量装置的使用方法，包括如下步骤：

S1、使用电机驱动砂轮恒定速度旋转，在砂轮恒定速度旋转同时，使用激光距离传感器测量砂轮表面不同位置到传感器的距离，并将所测距离数据存储在上位机中；

S2、通过上位机求取所测数据的平均值，并利用平均值求取数据的方差；

S3、将所得方差值作为砂轮表面形貌指标值，记录该指标值下砂轮磨削创成表面加工质量，并将指标值和创城表面质量对应记录，作为砂轮表面形貌评定模板，其中，电机驱动砂轮的转速和传感器采样频率必须保持恒定，具体数值由该装置使用人指定。

本具体实施将激光距离传感器6装在底座支架2顶部，可以实现砂轮表面形貌的二维或者三维测量，具体实现方法为：电机3间接驱动砂轮低速旋转，激光距离传感器6记录砂轮表面到传感器的距离值，并存储在上位机中。从上述数据中即可以获得砂轮表面形貌。本具体实施将光学数字显微镜11安装在底座支架2顶部，可以实现砂轮表面形貌的可视化观察，并进行拍照。本具体实施将砂轮放置在可拆卸托杆12上，通过抬升装置4，将砂轮抬升到合适位置，方便工人装卸砂轮，避免工人人工搬运砂轮的工作。

具体的，砂轮安装在砂轮芯轴8上，通过砂轮芯轴8的锥度保证砂轮回转中心的稳定。电机3通过驱动砂轮芯轴8旋转，间接的驱动砂轮旋转。在砂轮的旋转过程中通过激光距离传感器6测量砂轮表面到传感器6的距离值。在利用光学数字显微镜11和激光距离传感器6观测砂轮表面形貌的过程中都要求砂轮表面到观测仪器之间的距离满足一定的要求，视选用的仪器型号而定。通过抬升机构4粗调砂轮到光学数字显微镜11和激光距离传感器6的距离，通过微调旋钮10精调砂轮到光学数字显微镜11和激光距离传感器6的距离。粗调过程中砂轮托架上下移动的导向由底座支架的导向结构13实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。