高速深切磨削陶瓷表面粗糙度的在线监测

分，识别的精度是很高的；而且这三部分中，摩擦 所 占的份 额 是最大 的。同时应用 摩擦 声发射 监测 摩
擦 表面 粗糙 度 ，其 可靠 性在 ９ ％以上 。 ６ 从上可 见 ，直接 从磨 削 声发射信 号 中监测 磨削 表面粗 糙度 是可行 的，其可 靠性 应该 是相 当高 的 。 这 点也为 后面 的研 究所证 实 。
速 度达 ４ ０ｒ／。 ０ ｓ ｎ
由于 工程 陶瓷 材料 属硬 脆难 加 工材 料 ，故试 验 中采 用树 脂 结合剂 金 刚石砂 轮进 行磨 削 ，砂 轮 参数 是 ： 外 径 为 ３ ８ ｍｌ， 宽 度 为 ６ ａｎ 粒 度 为 ４ ／ １ ｒ ， ｉ １０ １０ 浓 度 为 １０ 。该 砂 轮 的 修 整 ， 分 为 整 ２／４ ， ０％ 形和修锐两个 工序 ， 采用 ８ ０号碳 化 硅 制 动 式 修 整 器 对 砂 轮 进 行 修 整 。当 修 整 至 砂 轮 外 圆跳 动 约 为 ８ｇ ｍ，再 用 ２０号 氧 化 铝砂 条对 砂 轮 修 锐 。 ０ 试 验 采 用 德 国 ＨＯ ＭＭＥ ＷＥ Ｋ 有 限 公 司 Ｌ Ｒ Ｅ Ｔ ０ ０的粗 糙度 仪 ，在垂 直 于磨 削方 向上 测量 被加 ８０
速度 、工作 台速 度 、切深 、砂轮 直径 、磨削 液种 类 以及 砂轮 表面 状况等 。这些 因素 很难 归纳 到一个 数 学模 型 中去 ，用传 统 的数学 模 型根本 无法 实现 工件
表面粗糙度的在线监测 ，只有利用不依赖数学模型 的智 能方法才能将这些 因素综合考虑在监测模 型 中。文献 ［］ ２ 在理论分析和试验研究 的基础上，发 现 在 声 发射 传 感 器 探 头 与 磨 削 表 面 摩 擦 产 生 的 声
目前 ， 削 加工 中的表 面 粗糙 度 仍 然采 用 离线 磨 测 量 方法 ， 由于 不 能及 时 发现 加 工过 程 中表 面 粗糙 度 恶化 ， 常 导 致 废 品 出现 ， 已成 为 阻碍 磨 削加 经 这 工 高度 自动化 、智 能 化 的瓶颈 Ｌ。因此 ， 当前 有 关 ２ Ｊ 的 研 究 大 都 定 位 在 连 续 性 在 线 检 测 技 术 的 开 发 上 ， 以便 能 够 及 时 检 测 出初 期 的表 面 粗 糙 度 恶化 情况， 在发 生致命 破坏 之 前采取 补救 措施 。
１ ０
郭 力 高速深 切 磨削 陶瓷表 面粗 糙度 的在 线监 测 评 定 长度 为取样 长度 的 ６倍 ， 尺 测量 ５ 取其平 对 次 均值 。 工程 陶 瓷部 分稳 定氧 化 锆 （Ｓ ） Ｐ Ｚ 材料 的力学 性 能参 数是 ： 晶粒尺 寸为 １ｇ ｍ；密度 为 ４ｇｃ ；抗 ／ ｍ
制 打 下 了基 础 。
关键 词
表 面粗糙度
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神经 网络
声发射
高速深磨
工程陶瓷
工程 陶 瓷因具 有耐 高温 、耐腐蚀 、耐 磨损 、高 强 度和 轻 质量 等 显著 特 点 ， 最近 二 十 多年 来 在航 空 航天 、 电子 、机械 等 领域得 到广 泛应 用 。磨 削 是工 程 陶瓷 最常 用 的精密 加 工技术 。资料表 明…：磨削 加 工 的 费用 占到 了 工 程 陶 瓷 制 品总 费用 的８ ％以 ０ 上 。 目前 以砂轮 超 高速 、大 切深 为标 志 的高速深 磨
发射 信 号 （ｃｕｔ ｍｉ ｉｎ ＡＥ）中 ，其 Ａ 信 号 ａｏ ｓｃｅ ｓ ｏ ， ｉ ｓ Ｅ
１ １ 超高速磨 削试验” ．
试验 在一 台数控 超高 速 平面磨 削机 床上进
行 。 机 床应 用 电主轴 技 术和 超高速 磨 削工 艺 ，具 有 国际先 进水 平 。 电主 轴功 率为 ４ ｗ，砂 轮最 高 ０ｋ
摘 要
讨论了高速深切平面磨削工程陶瓷工件表面粗糙度的在线 监测 方法 。从放在工件夹具上的声发射 （ ） ＡＥ
传感器测得的磨削加 工中的 ＡＥ信 号中， 提取有关磨削表面粗糙度 的信 息， 用神经 网络 的方法对高速深切平面磨 削
工程 陶瓷部 分稳 定氧化锆 的工件表面粗糙度进行 了在线连 续监 测。结果表 明，在线监测方法基本可行，经过进一 步改进 后，可 以用于高速深切平面磨削工程 陶瓷工件表面粗糙度 的在线监测 ，为实现磨削加工智能化、 自动化控
技术 正在 陶 瓷加工 领域 迅猛 发展 ，这 可 以获得 很大
的有效值 （ ｏ ｍ ａ ｕｒ，Ｒ ）和其快速傅里 ｒ ｔ ｅｎ ｑ ａ ｏ ｓ ｅ ＭＳ 叶变换 （Ｆ Ｆ Ｔ） 峰值 与工 件表面 粗糙 度有 很好 的对
应 关系 。从而提 出了一种 在线监 测外 圆磨 削工件 表
面粗糙度 的方法， 利用Ｂ 神经 网络实现 了外圆磨削 Ｐ 工件表 面粗 糙度 的在 线智 能检测 和预 报 。
精 密制造 与 自动化
◇ 。 ◇ 。 ◇ 。◇ 。◇ 。◇ 。 ◇ 。 ◇ 。
２ １年 第 ４ ０１ 期
ｉ验 研 ３ 试 与 究ｏ
高速深切磨削陶瓷表面粗糙度 的在 线监测
李 波 郭 力
（．湖南 大学 电气 与信 息工程 学 院 １ 长沙 ４０８； １０２ 长沙 ４０ ８ ） １０ ２ ２ ．湖南 大学 国家 高效 磨削 工程技 术研 究 中心
本 文采 用Ｂ 神经 网络 的方 法 ， Ｐ 用磨削 加 工中 的
ＡＥ 征参 量做 输入 ，工件 表面 粗糙度 做输 出，对高 特
的材 料磨 除 率 。从 而大 幅度提 高 了磨 削效率 ，降低
了加工 成本 。
速 深切 平 面 磨 削工 程 陶 瓷 工 件 表 面粗 糙度 做 了在
线 监测 。
影 响工件表 面粗 糙度 的 因素有 很多 ，包 括砂 轮
１ 试验研 究 般而言，磨削由滑擦、耕犁和切削三部分组 成 ，其中摩擦起着极为重要的作用。而在工程陶瓷 高速磨 削 中，摩 擦 的作用 更为重 要 。文献 ［］ 用 ｊ ３运
一
声 发射 监 测 磨 削 原 理 中 的 滑擦 、耕 犁 和 切 削 三 部