金刚石砂轮精密修整及其声发射在线监测技术研究

摘要

当今的国防工业、光电通讯、激光技术以及航空航天等领域，均对光学元件有着巨大的需求。为了提高光学玻璃的磨削加工效率，本课题组前期研究提出了“大磨粒砂轮粗磨+细磨粒砂轮精磨”的加工工艺，可以显著提高光学玻璃的加工效率。然而，大磨粒电镀金刚石砂轮究竟需要修整到何种程度才能用于光学玻璃的加工？细磨粒树脂基金刚石砂轮精密磨削光学玻璃时间较长时间时，会发生磨损，如何才能判断砂轮磨损的程度？因此，有必要对大磨粒砂轮的修整过程和细磨粒砂轮的磨削过程进行监测。
　　首先，本文提出了一种基于激光位移传感器的砂轮三维形貌在位测量方法，据此可以计算出砂轮表面有效磨粒突出体积占比和有效磨粒面积重叠比，利用这两个砂轮表面形貌特征值可以对大磨粒电镀金刚石砂轮的磨削性能进行定量表征。
　　然后，测量了大磨粒电镀金刚石砂轮在粗修整前后的三维表面形貌和声发射信号，提出了基于声发射信号RMS值的大磨粒砂轮粗修整监测方法。
　　此外，对于细磨粒树脂基砂轮精密磨削光学玻璃过程，测量了树脂砂轮处于不同磨损程度时的声发射信号，采用离散小波包分解提取出了声发射信号特征值，可以用来判断磨削过程中砂轮磨损的程度。
　　最后，基于LabVIEW编程，对原始声发射信号进行实时采集分析，建立了大磨粒电镀砂轮粗修整时砂轮状态的声发射监测系统和细磨粒树脂砂轮磨削时磨损程度的声发射监测系统，可以分别达到100％和90%的监测准确率。这两个监测系统可以为光学玻璃的磨削加工提供精确稳定的监测，提高加工效率。

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第1章 绪 论

1.1课题来源及研究的目的和意义

1.2砂轮磨削性能的监测方法

1.3砂轮表面形貌测量技术研究现状

1.4磨削声发射监测技术研究现状

1.5本文的主要研究内容

第2章 大磨粒砂轮三维表面形貌在位测量方法

2.1基于激光位移传感器的大磨粒砂轮表面形貌测量

2.2重构的砂轮表面形貌数据分析和处理

2.3提取砂轮表面形貌特征值

2.4本章小结

第3章 大磨粒砂轮修整过程的声发射监测实验研究

3.1大磨粒电镀金刚石砂轮粗修整实验

3.2大磨粒电镀金刚石砂轮精密修整实验

3.3大磨粒电镀金刚石砂轮磨削光学玻璃实验

3.4本章小结

第4章 细磨粒树脂基砂轮磨损的声发射监测实验研究

4.1细磨粒树脂结合剂砂轮精密修整实验

4.2细磨粒树脂结合剂砂轮精密磨削实验

4.3树脂砂轮不同磨损程度时的声发射信号分析

4.4本章小结

第5章 基于LabVIEW的声发射在线监测系统

5.1基于LabVIEW的声发射信号采集存储程序

5.2大磨粒电镀砂轮粗修整过程声发射监测系统

5.3细磨粒树脂基砂轮磨损程度声发射监测系统

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及其它成果

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