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金刚砂磨削力的测量方法

  • 金刚砂磨削力的理论公式对磨削过程的定性分析和大致估算具有很大作用。但是,由于磨削加工情况的复杂性,建立在一定加工条件和假设条件之上的理论公式,在条件改变后就导致其使用受到极大限制。迄今为止,还没有一种可适用于各种磨削条件下的严密磨削力理论公式。对于磨削过程的详细研究,目前仍然需依靠实验测试及在该实验条件下的经验公式来进行。
    金刚砂磨削力的实验确定需借助测力仪进行。目前,用得较多的是在弹性元件上粘贴应变片的电阻式测力仪,也可利用压电晶体的压电效应原理以及各种传感器配置计算机进行测量。
  • 金刚砂磨削力的测量方法
    ①平面磨削的磨削力测量:图3-33所示为平面磨削的磨削力测量装置,该装置属于一种电阻应变片式测力仪,电阻应变片按图示位置贴在八角环弹性元件上,电阻应变片R1、R2、R3、R4接成电桥可测量法向磨削力Fn,把电阻应变片R5、R6、R7、R8接成电桥可测敏切向磨削力Ft。这种方法能同时测出法向金刚砂磨削力及切向磨削力。由于电桥输出的电流很微弱,因而需经动态电阻应变仪放大,再用光线示波器记录。使用测力仪前,应先对测力仪进行标定,通过标定得到光线示波器光点偏移距离与磨削力间的关系。
  • 图3-34所示为另一种平面磨削的磨削力测量装置,由于该装置利用压电晶体的压电效应来测量,故称为压电晶体侧量仪。该装置共采用三个石英晶体传感器,其中压电晶体传感器A用来侧最切向力Ft,传感器B和C用来测量法向力Fn,使用时应注意安装石英晶体传感器的本体与基座的连接刚性应尽可能大。淬硬定位板用环氧树脂黏结在基座上。为了补偿制造误差,应在黏结剂固化之前,将传感器组装在一起。

  • 为了避免在切向力Ft作用下剪切力对传感器的影响和减少传感器的相互干扰,各传感器的上、下面均应制成刀口形,如图3-35所示。刀口夹角为170°,这样可使传感器承受最小的剪切力,而且没有弯矩。压电晶体材料一般使用铁酸钡为宜。

  • 外圆磨削的磨削力测量:图3-36所示为外圆磨削的磨削力测盘装置。金刚砂磨削时磨削力使测力顶尖弯曲,其所承受的膺削力可通过粘贴在顶尖侧面的应变片测得。切向磨削力Ft使顶尖向下弯曲,使用电阻应变片R1、R2、R3、R4测量,法向磨削力Fn使顶尖向后弯曲,用电阻应变片R5、R6、R7、R8侧量。使用这种测力仪时,应注意排除由于拨动零件转动的拨杆所引起的反作用力矩对电桥输出的周期干扰。为避免这种干扰,可使用双拨杆双测力顶尖全桥法来测量磨削力,如图3-37所示。同样,在使用这种测力仪之前,也需要对测力仪进行标定。
  • 除了采用电阻应变片对外圆磨削力测量之外,利用传感器进行力的测量也是生产和实验中常用的方法。图3-38所示为外圆磨削工程陶瓷的磨削力测量系统。测量时,通过两个CYG-1型电感式压差传感器,测量静压尾座两相对油腔油压的变化来反映切向与法向磨削力的大小和记录仪的位移。该方法具有良好的线性关系,可使测试误差减小,测试精度提高。
  • 内圆磨削的磨削力测量:图3-39给出了内圆磨削力测量系统。其测试原理是:当磨杆受到磨削力作用时,将产生一个位移信号,该位移信号通过安装在磨杆切向和法向的电涡流式传感器转变为电压信号输入位移振幅测量仪,然后信号经低通滤波器变为纯直流信号输入波形储存器或磁带机,同时可采用同步示波器进行监测,最后将信号输入计算机进行现场数据分析和处理。为了提高测试精度,避免法向力、切向力的相互影响,同样需要进行误差补偿,在标定时进行。需要说明的是,该系统标定不仅需要标定力与位移关系,还需要标定力与微机读数的关系。经实验测试及精度验证,该系统十分有效,测试精度足够高。
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