一、引言：

       在硬質合金刀具的磨削加工中，隨著工件磨削數量的增多，砂輪會出(chu)(chu)現磨損(sun)(sun)，從而導致硬(ying)質(zhi)(zhi)(zhi)合金刀(dao)具(ju)參數發生變(bian)化(hua)。為保證(zheng)硬(ying)質(zhi)(zhi)(zhi)合金刀(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)加工質(zhi)(zhi)(zhi) 量，在批量生產過(guo)程(cheng)中(zhong)需監控硬(ying)質(zhi)(zhi)(zhi)合金刀(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)實際加工尺(chi)(chi)寸，根據(ju)(ju)實際加工尺(chi)(chi)寸的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)反饋出(chu)(chu)砂輪狀(zhuang)態的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，進而對(dui)(dui)砂輪的(de)(de)(de)(de)磨損(sun)(sun)進行補(bu)償。目前(qian)企業生產中(zhong)主(zhu)要是通過(guo)停機人(ren)工對(dui)(dui)工件尺(chi)(chi)寸進行檢測， 再根據(ju)(ju)檢測結果手(shou)動修改程(cheng)序(xu)對(dui)(dui)砂輪磨損(sun)(sun)做(zuo)出(chu)(chu)補(bu)償。因(yin)此，發展砂輪在線檢測技(ji)術(shu)是保證(zheng)硬(ying)質(zhi)(zhi)(zhi)合金刀(dao)具(ju)的(de)(de)(de)(de)尺(chi)(chi)寸及減少停機時(shi)間的(de)(de)(de)(de)關鍵，可以(yi)為提(ti)高生產效率(lv)提(ti)供技(ji)術(shu)支撐。

       國內外對砂輪在(zai)(zai)(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)和自動(dong)補償技(ji)術在(zai)(zai)(zai)數控 機(ji)床上的(de)應用做了大量(liang)(liang)(liang)(liang)研究工作。從研究成果看(kan)， 在(zai)(zai)(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)在(zai)(zai)(zai)數控機(ji)床上的(de)應用主要(yao)是實現(xian)簡單(dan)回轉(zhuan) 類工件的(de)在(zai)(zai)(zai)線(xian)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)。在(zai)(zai)(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)方法(fa)(fa)分為(wei)直接(jie)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)法(fa)(fa)和間接(jie)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)法(fa)(fa)。直接(jie)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)法(fa)(fa)包括(kuo)射線(xian)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)(fa)、光(guang)導纖維測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)(fa)、機(ji)器視(shi)覺法(fa)(fa)、接(jie)觸電(dian)阻測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)(fa)和放電(dian)電(dian)流(liu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)法(fa)(fa)等(deng)，但易受磨削油等(deng)環(huan)境的(de)影(ying)響。間接(jie)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)法(fa)(fa)包括(kuo)切削力法(fa)(fa)、切削振動(dong)法(fa)(fa)和工件尺(chi)寸(cun)法(fa)(fa)等(deng)， 被監(jian)測(ce)(ce)(ce)對象單(dan)一，無(wu)法(fa)(fa)同時監(jian)測(ce)(ce)(ce)多組(zu)砂輪。

       自(zi)(zi)動(dong)補(bu)償方(fang)法(fa)可(ke)利用生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝特點和工(gong)件參數 變化(hua)規律(lv)，編(bian)寫宏程(cheng)序來實(shi)現產(chan)(chan)品自(zi)(zi)動(dong)補(bu)償，但僅適(shi)用于(yu)單一產(chan)(chan)品生(sheng)產(chan)(chan)。同時(shi)也(ye)可(ke)結合在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)方(fang) 法(fa)，通過開(kai)發在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)統實(shi)現產(chan)(chan)品自(zi)(zi)動(dong)補(bu)償 。在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)系(xi)(xi)(xi)統開(kai)發的(de)(de)靈活(huo)性強，受限于(yu)機床數控系(xi)(xi)(xi)統對客戶端(duan)的(de)(de)開(kai)放程(cheng)度(du)，自(zi)(zi)行開(kai)發難度(du)較大(da)。硬質 合金立(li)銑(xian)刀刀型復雜且尺(chi)寸參數多，難以(yi)實(shi)現全部尺(chi)寸參數的(de)(de)在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)及自(zi)(zi)動(dong)補(bu)償，目(mu)前還未見到關(guan)于(yu)硬質合金立(li)銑(xian)刀在(zai)線(xian)檢(jian)測(ce)(ce)技術(shu)和自(zi)(zi)動(dong)補(bu)償的(de)(de)相關(guan)報告。

       本文(wen)介紹(shao)了一種通過對砂輪(lun)狀態(tai)的在(zai)(zai)線(xian)檢測(ce)與(yu)補償(chang)，以保(bao)證硬(ying)(ying)質(zhi)合金(jin)刀(dao)具生(sheng)產的尺寸(cun)參(can)數(shu)的方法。闡述了砂輪(lun)在(zai)(zai)線(xian)檢測(ce)方法、砂輪(lun)磨損自動(dong)補償(chang)及其在(zai)(zai)實(shi)際生(sheng)產中(zhong)的應(ying)用(yong)，可為企業對在(zai)(zai)線(xian)檢測(ce)和自動(dong)補償(chang)技術在(zai)(zai)硬(ying)(ying)質(zhi)合金(jin)刀(dao)具生(sheng)產上的進一步研究和使用(yong)提供參(can)考與(yu)借鑒。

       二、硬質合金立銑刀磨削工藝：

       如圖１所(suo)示(shi)(shi)，以標準四刃平(ping)頭(tou)立銑刀加工為例， 刀具(ju)規格見表１，僅選(xuan)取了有代表性的重(zhong)要(yao)參數進行介紹。該款(kuan)立銑刀的切削刃主要(yao)由(you)螺(luo)旋槽、周刃后(hou)角(jiao)、端(duan)齒(chi)容屑槽和端(duan)齒(chi)后(hou)角(jiao)等部分(fen)組成，利用(yong)砂輪(lun)表面磨(mo)粒對硬質(zhi)合金棒(bang)材進行磨(mo)削加工而(er)成，分(fen)別由(you)４個工步(bu)磨(mo)削而(er)成，各工步(bu)加工順序、所(suo)用(yong)砂輪(lun)和磨(mo)削參數如表２所(suo)示(shi)(shi)。

       圖２為各(ge)工(gong)步所(suo)用標準砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)裝(zhuang)配簡圖，各(ge)工(gong)步所(suo)用砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)組合以(yi)加(jia)工(gong)中不產(chan)生干(gan)涉(she)、實現生產(chan)效率最高為原則。各(ge)砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun)磨削(xue)點均(jun)選在砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun)的(de)大端 直徑上，以(yi)砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun) Ａ為例，砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun)半徑ｒ１ 和砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun)在砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun) 桿上安裝(zhuang)位(wei)置(zhi) Ｌ１在磨削(xue)加(jia)工(gong)時(shi)發生變(bian)化(hua)(hua)，砂(sha)輪(lun)(lun)(lun)(lun)磨削(xue)點 Ｇ１的(de)位(wei)置(zhi)也(ye)發生變(bian)化(hua)(hua)，此時(shi)硬質合金(jin)刀具的(de)加(jia)工(gong)尺(chi)寸也(ye)會發生變(bian)化(hua)(hua)。

       圖(tu)３為砂輪Ａ磨(mo)削表１中立銑刀螺旋槽(cao)時(shi)，砂輪磨(mo)削點(dian)與加工尺寸(cun)之間的關(guan)系(xi)。當因磨(mo)損(sun)而使砂輪直徑減小時(shi)，硬質合金刀具的前角將(jiang)變小，芯(xin)徑值和圓周刃寬(kuan)值將(jiang)增大。

       三、砂輪在線檢測：3.1在線檢測裝置硬件結構：

       圖４為砂輪(lun)在線(xian)檢測(ce)裝置(zhi)，該裝置(zhi)配有意(yi)大利 ＭＡＰＯＳＳ公 司 生(sheng) 產 的(de) 三 維 高 精 度 接 觸(chu) 式(shi) 測(ce) 頭 ＴＬ２５Ｇ，固(gu)定在如圖５所(suo)示的(de)機床工(gong)作頭上(shang)。

       對砂(sha)輪進行檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)時，接(jie)觸式測(ce)(ce)(ce)(ce)頭(tou)在(zai)氣動(dong)滑臺(tai)的作用下(xia)伸出，按指定(ding)路徑(jing)隨(sui)直線(xian)軸移至指定(ding)待測(ce)(ce)(ce)(ce)砂(sha)輪進行檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)；在(zai)砂(sha)輪檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)結(jie)束后，接(jie)觸式測(ce)(ce)(ce)(ce)頭(tou)在(zai)氣動(dong)滑臺(tai)的作用下(xia)收回，以免(mian)損壞接(jie)觸式測(ce)(ce)(ce)(ce)頭(tou)，并按指定(ding)路徑(jing)返回到機床零點(dian)。

       3.2在線檢測方法：

       砂輪表面金剛石磨粒在結合劑中的隨機分布見 圖 ６。由于砂輪表面上磨粒分布參差不齊，不具備 嚴格意義上的等高性，因此，檢測的砂輪尺寸會在一定范圍內發生變化。圖中黑色顆粒為金剛石顆粒， 在保證砂輪圓度≤０．０２ｍｍ的前提下，將經碳化硅修(xiu)整(zheng)輪(lun)修(xiu)整(zheng)后(hou)的(de)金剛(gang)石砂輪(lun)表面放在 Ｋｅｙｅｎｃｅ超景深顯微鏡（ＶＨＸ－７０００）下測(ce)量磨(mo)粒(li)的(de)突出高(gao)度，如圖７所示，其中紅色部(bu)分是露(lu)出結合劑的(de)表面金剛(gang)石顆(ke)粒(li)。

       對大(da)(da)量實(shi)驗數據分(fen)析發現，磨粒(li)(li)在(zai)砂(sha)輪(lun)(lun)表面突(tu)出(chu)的(de)(de)高(gao)(gao)度(du)約為(wei)(wei)磨粒(li)(li)粒(li)(li)徑(jing)(jing)的(de)(de)２０％ ～４０％。以磨粒(li)(li)粒(li)(li)徑(jing)(jing) ０．０５３μｍ（加(jia)工砂(sha)輪(lun)(lun) Ａ）為(wei)(wei)例(li)，磨粒(li)(li)突(tu)出(chu)高(gao)(gao)度(du)為(wei)(wei) ０.０１０６～０.０２０６μｍ，即磨粒(li)(li)最(zui)低與最(zui)高(gao)(gao)突(tu)出(chu)高(gao)(gao)度(du)的(de)(de)差值(zhi)為(wei)(wei) ０．０１μｍ。由(you)上述分(fen)析可知(zhi)，砂(sha)輪(lun)(lun)大(da)(da)端(duan)直徑(jing)(jing)存在(zai)徑(jing)(jing)向跳動(dong)， 故(gu)探針測(ce)(ce)頭觸碰(peng)到(dao)的(de)(de)不(bu)一(yi)定是(shi)大(da)(da)端(duan)直徑(jing)(jing)上的(de)(de)最(zui)高(gao)(gao)點(dian)(dian)。在(zai)實(shi)際磨削過程(cheng)中，砂(sha)輪(lun)(lun)大(da)(da)端(duan)直徑(jing)(jing)上最(zui)高(gao)(gao)點(dian)(dian)作為(wei)(wei)磨削點(dian)(dian)直接參與加(jia)工，導致測(ce)(ce)量值(zhi)與砂(sha)輪(lun)(lun)實(shi)際值(zhi)存在(zai)偏差。為(wei)(wei)使在(zai)線檢(jian)測(ce)(ce)的(de)(de)砂(sha)輪(lun)(lun)尺寸(cun)更(geng)真實(shi)，可在(zai)砂(sha)輪(lun)(lun)大(da)(da)端(duan)直徑(jing)(jing)上一(yi)次選(xuan)取多(duo)個不(bu)同(tong)點(dian)(dian)來(lai)檢(jian)測(ce)(ce)砂(sha)輪(lun)(lun)直徑(jing)(jing)，并將不(bu)同(tong)點(dian)(dian)處檢(jian)測(ce)(ce)所得直徑(jing)(jing)的(de)(de)平均值(zhi)作為(wei)(wei)砂(sha)輪(lun)(lun)實(shi)際尺寸(cun)，以便砂(sha)輪(lun)(lun)尺寸(cun)更(geng)接近實(shi)際值(zhi)。圖 ８為(wei)(wei)在(zai)砂(sha)輪(lun)(lun)Ａ大(da)(da)端(duan)直徑(jing)(jing)上選(xuan)取均勻分(fen)布的(de)(de)測(ce)(ce)量點(dian)(dian)。

       圖９為不(bu)同測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)點(dian)數量(liang)(liang)(liang)(liang)（從１個(ge)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)點(dian)到５個(ge)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)點(dian)）對在(zai)線檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)結(jie)(jie)果的影響。每(mei)種(zhong)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)方(fang)式重復(fu)５次(ci)，每(mei)測(ce)(ce)(ce)(ce)完(wan)一(yi)次(ci)手動將砂輪隨(sui)機轉個(ge)位置，使測(ce)(ce)(ce)(ce)頭每(mei)次(ci)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)均為砂輪上的不(bu)同點(dian)。可以看出(chu)，當(dang)取１個(ge)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)點(dian)時(shi)，在(zai)５次(ci)重復(fu)檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)結(jie)(jie)果中，最大值(zhi)與(yu)最小值(zhi)偏差 ０．０１ｍｍ；隨(sui)著測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)點(dian)數量(liang)(liang)(liang)(liang)增加，偏差值(zhi)會逐漸(jian)減小，當(dang)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)點(dian)增至(zhi)５個(ge)后，偏差值(zhi)不(bu)再(zai)因測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang) 點(dian)數的增加而(er)發生(sheng)明顯變化。因此(ci)，采用(yong)５個(ge)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang) 點(dian)即可滿足要求，而(er)繼續增加在(zai)線測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)點(dian)數量(liang)(liang)(liang)(liang)將增加砂輪的在(zai)線檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)時(shi)間，從而(er)降(jiang)低(di)在(zai)線檢(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)效率。