中国航发南方工业有限公司;湖南大学刘超获国家专利权
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龙图腾网获悉中国航发南方工业有限公司;湖南大学申请的专利一种基于功率信号的磨削烧伤及其等级的智能监控方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN117260543B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202311132118.5,技术领域涉及:B24B51/00;该发明授权一种基于功率信号的磨削烧伤及其等级的智能监控方法是由刘超;王虎;刘成;金璐;苏超群;金滩;尚振涛设计研发完成,并于2023-09-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于功率信号的磨削烧伤及其等级的智能监控方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于功率信号的磨削烧伤及其等级的智能监控方法,将磨削加工条件作为输入量,磨削烧伤程度作为输出量,建立磨削加工条件—磨削温度—磨削烧伤程度的映射关系,针对不同程度的烧伤情况,设置与之对应的磨削温度阈值;推导主轴功率与磨削温度之间的关系,将磨削温度阈值转换为主轴功率阈值;通过主轴功率阈值,判别是否发生磨削烧伤及磨削烧伤的情况,实现对磨削加工过程的智能监控,本发明解决了现有技术难以对磨削温度进行实时监测,只能依赖经验法判别磨削烧伤情况的问题,避免因磨削温度过高引发磨削烧伤,造成资源浪费。
本发明授权一种基于功率信号的磨削烧伤及其等级的智能监控方法在权利要求书中公布了:1.一种基于功率信号的磨削烧伤及其等级的智能监控方法,其特征在于,包括以下步骤: S1搭建磨削加工平台,开展磨削加工实验,采用功率计、热电偶分别采集磨削过程中的功率信号、温度信号; S2基于磨削后工件表面烧伤颜色,对工件的烧伤程度予以分类; S3建立磨削加工条件—磨削温度—磨削烧伤等级之间的映射关系,设置不同磨削烧伤等级的磨削温度阈值; S4推导出适用于不同磨削加工工况的主轴功率与磨削温度之间的关联模型,进而获得相应的主轴功率阈值P: 其中,S为磨削区接触面积,为主轴功率的修正系数,Cp可通过深度学习法求解,为主轴功率监控的安全系数,hf为磨削液对流换热系数,hw为传入工件的热传导因素,Rws为工件‑砂轮子系统中传入工件的热比率,为工件‑磨屑子系统中传入工件的热比率; S5建立磨削加工条件—主轴功率—磨削烧伤等级之间的映射关系; S6将电压、电流传感器安装于机床电气柜中,计算机通过数据采集卡对主轴电压电流进行采集,根据三相电功率测量原理对功率信号进行采集,基于所采功率信号,在上位机中进行滤波降噪信号处理操作,然后以加工过程中的最大功率减去未加工时的空转功率来获得最大磨削功率,将其与对应的主轴功率阈值相比较,判断是否超过主轴功率阈值,进而判断是否发生烧伤及烧伤等级,实现磨削烧伤的智能监控; 所述步骤S4中hw的公式为其中,k为工件的导热系数、ρ为工件的密度、c为工件的比热容、vw为工件的进给速度、lc为磨削区接触弧长、C为参数,其具体数值与帕克莱数和接触区平均接触角有关; 所述步骤S4中Rws的公式为其中,λg为磨料的导热系数、γ0为平均化后的磨粒顶面有效接触半径、vs为砂轮的速度; 所述步骤S4中的公式为其中,是磨屑的热扩散系数,为磨屑成屑区剪切应变,为变形磨屑厚度; 所述步骤S4中S的公式为其中,ap为切深,ds为砂轮直径,B为磨削宽度; 所述步骤S4中主轴功率与磨削温度之间的关联模型是基于金滩和David Stephenson建立的工件表面温度模型,建立磨削温度阈值T与主轴功率阈值P的转换模型; Qt为磨削区的总热流密度,可由实际主轴消耗功率与磨削接触区的比值求得,Qt公式为将Qt公式代入工件表面温度模型整理,获得主轴功率P与磨削温度T之间的关联模型。
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