研磨加工中的研磨工艺监测

研磨加工中的研磨工艺监测
研磨加工是制造业中必不可少的加工方式之一。

在机械加工中，研磨加工可以在工件表面形成高度光滑和精细的表面质量，以满
足不同领域的要求。

研磨加工过程中的监测技术对保证研磨加工
质量至关重要。

本文将从研磨工艺监测的方案设计、监测技术、
监测指标及双向调控等方面进行分析，探讨研磨加工过程中的监
测技术应用。

一、监测方案设计
研磨加工一般是一种复杂的过程，需要综合运用多种监测技术
来达到全面监控研磨加工过程和确保研磨加工质量的目的。

首先
需要明确监测技术的目标，确定需要监测的对象、监测指标以及
监测实现的方式。

1.监测对象
研磨加工的监测对象一般包括工件、砂轮、冷却液以及机床四
个方面。

工件是研磨加工最终用来满足客户要求的物件，它的表
面质量是决定研磨加工质量的关键因素之一。

砂轮是完成研磨加
工的工具，它的质量和磨损情况对研磨加工质量也有重要作用。

冷却液主要是用于降低研磨加工中摩擦产生的热量以及去除碎屑，它的质量对研磨加工效果也有显著影响。

机床作为加工工具的载体，其状态的稳定也直接影响研磨加工质量。

2.监测指标
研磨加工的监测指标主要包括表面粗糙度、平行度、面形精度、尺寸精度、几何误差、圆度误差等多个方面。

这些指标已经成为
评估研磨加工质量的指标体系，在监测方案设计时需要考虑到这
些指标，并综合考虑各个监测对象的特点和不同监测技术的限制
条件，设计出全面监测方案。

3.监测实现方式
研磨加工过程中的监测技术主要包括离线监测和在线监测两种
方式。

离线监测是指在研磨加工完成后，在特定场合下进行监测
分析；在线监测是指在研磨加工过程中，实时获取监测数据并进
行处理和分析。

选择哪种监测方式，需要根据监测目的以及技术
实现的难易程度进行综合考虑。

二、监测技术
目前，研磨加工中的监测技术主要包括电子显微术、白光干涉仪、激光三角测量仪、红外辐射测试仪、磁吸式感应传感器和声波传感器等多种技术。

这些监测技术各有特点，在选择具体技术应用时，需要考虑到监测指标的特点、监测对象的特征及监测实现方式等因素。

1.电子显微术
电子显微术是一种高分辨率的实验手段，可以用于实时观察研磨加工过程的表面形貌和微观组织结构的变化，然后对研磨加工质量进行分析和评估。

电子显微术技术可以监测平行度、表面形状和表面粗糙度等指标，并且具有微观分析的能力。

缺点是相对成本高，不能实现在线监测。

2.白光干涉仪
白光干涉仪是一种精度较高的光学测量技术，主要用于测量平行度和表面形状等指标。

通过白光干涉仪，可以获得高分辨率的
表面形貌图和折射率分布曲线。

白光干涉仪的优点在于可以实现实时监测和高分辨率的测量，缺点是应用范围有一定限制。

3.激光三角测量仪
激光三角测量仪是一种利用三角形测量原理测量物体的坐标和参数的非接触式测试技术。

激光三角测量仪可以实现实时监测、高精度测量和不接触测量，常用于测量平行度、几何误差、面形精度和其他复杂形貌的测量。

激光三角测量仪技术的缺点在于需要大量的计算和处理，需要部署相应的软，硬件环境。

4.红外辐射测试仪
红外辐射测试仪是一种利用红外成像技术来监测研磨加工过程中的表面状态的技术。

红外辐射测试仪可以实现在线监测，具有实时性和精度高等优势，但需要注意的一点是这种技术无法监测出机床的状态变化，适用范围有所限制。

5.磁吸式感应传感器和声波传感器
磁吸式感应传感器利用磁吸式传感器来测量机床的振动状态、位置偏移等信息。

声波传感器使用声学原理来测量机床颤动、离心运动等机床状态。

这两种传感器主要进行机床状态监测，较适合具有较多动态变化的研磨加工。

三、监测指标及双向调控
研磨加工过程的监测指标一般通过可视化反馈技术，将监控结果反馈到控制系统中，实现双向调控。

当前研磨加工的双向调控主要通过反馈调控和前馈调控两种方式实现。

1.反馈调控
利用仿真模型与计算机编程技术，对研磨加工过程进行数值模拟，获取工件表面质量、砂轮切削力、磨合耗磨等参数，以模拟结果作为反馈信号，实现控制系统对研磨加工过程的反馈调控。

反馈调控技术的优点是实时性高，低成本、易实现，但如果模型不准确，反馈效果会有限。

2.前馈调控
前馈调控是指根据工件材料、形状、尺寸等已知信息，采用单统计方法、群统计方法、混合方法等算法手段，预测研磨加工过程参数、砂轮状态、磨料切削力等参数，并以此预测结果作为前馈信号，实现控制系统对研磨加工过程的前馈调控。

对于不受操作员干预的具有特殊要求的研磨加工过程（例如高速内圆磨削加工），前馈调控是十分必要的。

结语
研磨加工中研磨工艺监测具有重要的意义，好的监测技术能够帮助企业有效提升加工质量，降低成本。

目前，国内外的研磨工艺监测技术存在着一定差异，任何一种监测技术都无法完全涵盖研磨加工的方方面面，综合运用不同监测技术能够更好地实现研磨加工的全流程监控和调控。

未来，研磨工艺监测技术还将不断发展和创新，为制造业的发展带来更好的贡献。