本发明涉及的是一种机床技术领域的精密磨削 检测装置， 具体的涉及一种内球 面环精密磨削在位检测装置与自动检测方法。 背景技术

高端硬密封球阀是煤化工、 石油化工、 光伏发电等能源工程领域中流体、 气体、 固 液双介质流体等控制的关键部件， 这类球阀往往需承受高温、 高压、 磨损、 腐蚀等十分 恶劣的工况条件。 由于一般都工作在高温、 高压环境中， 密封要求相当高， 往往都采取 硬密封方式。 为了提高其耐高温、 耐高压、 耐腐蚀和耐磨损的性能， 通常在球阀的球体 表面喷涂了一层具有很高耐磨强度的 WC、 M60等高硬度材料， 与其相配合的内球面环 密封圈需要喷涂相应的高硬度合金材料。 这些高硬合金材料用普通的车削、 铣削加工非 常困难， 目前有效方法是采用精密磨削加工。 另一方面， 由于严格的密封要求， 球体与 其相配合的内球面环密封圈的形状精度要求也 很高，传统的加工方法是先进行球体的精 密磨削加工， 根据球体尺寸公差对内球面环密封圈进行加工 ， 然后进行配对研磨。 如果 内球面环密封圈尺寸精度与球体的尺寸精度相 差较小， 通过配对研磨后， 或许经少量研 磨后就可以达到要求。 但是， 如果内球面环密封圈的尺寸精度与球体的尺寸 精度相差较 大， 即使进行配对研磨， 不但研磨不好， 反之， 由于过度研磨往往造成球体形状精度受 到破坏。 这一问题的关键是： 在磨削过程中， 砂轮磨具的磨损是很难预测的， 只有对工 件直接检测才能保证其尺寸精度， 然而， 到目前为止， 该行业内， 还未见有内球面环在 精密磨削过程中尺寸精度的在位检测手段。

经对现有技术的文献检索发现， 中国专利申请号为： 201110188757. 4， 名称为： 气 动球面打磨整形装置，主要通过调整气动打磨 机中延长杆的长度满足打磨球面的半径要 求， 安装调整到位后， 开启气泵， 气动打磨机即可对壳体的内球面进行打磨。 该装置应 用壳体的定位孔进行定位， 人工调整打磨装置的半径进行打磨， 属于专用的磨削方法， 但缺乏磨削加工工件尺寸精度的在位精密检测 。 发明内容 针对现有技术中的缺陷， 本发明的目的是提供一种内球面环精密磨削在 位检测 装置与自动检测方法， 运用本发明所述装置和方法实现了磨削内球面 环尺寸精度的 在位自动精密检测。

根据本发明的一个方面， 提供一种内球面环精密磨削在位检测装置， 包括： 底 板、 摆动臂、 摆动气缸和精密位移传感器， 其中： 底板固定安装在磨削主轴系统的顶 面； 摆动气缸固定安装在底板上； 摆动臂的一端与摆动气缸的旋转轴固定联接， 摆 动臂在摆动气缸的驱动下做 90 ° 往复摆动；精密位移传感器固定安装在摆动臂 的另一 优选地， 所述摆动臂在摆动气缸的驱动下做 90 ° 往复摆动， 具体是： 在安装调 整时， 摆动气缸顺时针旋转， 使精密位移传感器的检测触点位于磨削主轴系 统的 Y 坐标轴旋转中心线上， 精密位移传感器的检测触点初始标定位置与摆 动定位轴 Z坐 标轴中心线重合， 该点即为检测零点； 安装调整完毕后，摆动气缸逆时针摆动 90 ° 使摆动臂回到原始位置。

根据本发明的另一方面， 提供一种采用上述装置的内球面环精密磨削在 位自动 检测方法， 所述方法具体步骤包括：

第一步、在初始安装调整时， 与摆动气缸转动轴固定联接的摆动臂顺时针旋 转， 使 精密位移传感器的检测触点位于磨削主轴系统 的 Y坐标轴旋转中心线上，精密位移传感 器的检测触点初始标定位置与摆动定位轴 Z 坐标轴中心线重合； 安装调整完毕后， 与 摆动气缸转动轴固定联接的摆动臂逆时针旋转 90° ， 使摆动臂回到原始位置；

第二步、在精密磨削加工应用过程中， 内球面环精密磨削在位检测装置随磨削主轴 系统沿 Y坐标轴向内球面环方向移动； 第三步、 在磨削过程中， 根据控制要求， 当需要检测时， 磨削主轴系统沿 Y坐标 轴离开内球面环， 使砂轮磨具离开内球面环一段距离， 内球面环和砂轮磨具停止旋转， 摆动臂在摆动气缸的驱动下做顺时针摆动 90° ，此时安装在摆动臂上的精密位移传感器 处于砂轮磨具的前方位置； 磨削主轴系统沿 Y坐标轴向内球面环方向移动， 当摆动臂上 的精密位移传感器接触到内球面环表面时， 控制系统使磨削主轴系统停止移动， 控制系 统记录下精密位移传感器从检测零点到精密位 移传感器接触到内球面环表面时的距离 即为内球面环的半径值^ 优选地， 所述内球面环的半径值 R 的检测精度取决于精密位移传感器的精度和 磨削主轴系统进给移动的定位精度。

与现有技术相比， 本发明具有如下的有益效果：

应用本发明所述的一种内球面环精密磨削在位 检测装置与自动检测方法， 克服 了目前依赖人工用样板透光观察方法使检测精 度受人为因素影响的缺陷， 实现了在 磨削加工过程中内球面工件尺寸精度的在位自 动精密检测， 无需人工干预， 自动化程度 高， 检测装置结构简单、 检测方法可靠。 附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作 的详细描述， 本发明的其它特 征、 目的和优点将会变得更明显：

图 1为本发明内球面环精密磨削在位检测装置结� �布置图；

图 2为本发明内球面环精密磨削在位检测装置对� �标定示意图；

图 3 为本发明内球面环精密磨削在位检测装置在磨 削时的位置图；

图 4 为本发明内球面环精密磨削在位检测装置在位 检测示意图。

图中： 1为磨削主轴系统、 2为砂轮磨具、 3为内球面环、 4为底板、 5为摆动 臂、 6为摆动气缸、 7为精密位移传感器。 具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。 以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明， 但不以任何形式限制本发明。 应当指出的是， 对本领域的普通技 术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进。 这些都属于 本发明的保护范围。

如图 1所示， 本实施例提供一种内球面环精密磨削在位检测 装置， 所述装置包 括底板 4、 摆动臂 5、 摆动气缸 6和精密位移传感器 7， 其中： 底板 4固定安装在磨 削主轴系统 1的顶面； 摆动气缸 6固定安装在底板 4上； 摆动臂 5的一端与摆动气 缸 6的转动轴固定联接； 在摆动臂 5的另一端固定安装有一个精密位移传感器 7， 本实施例的精密位移传感器 7的检测分辨率为 0. 5μπι， 大于该检测分辨率的位移传 感同样适用。

本实施例中， 所述摆动臂 5在摆动气缸 6的驱动下做 90 ° 往复摆动， 具体是： 在安装调整时， 摆动气缸 6顺时针旋转， 使精密位移传感器 7的检测触点位于磨削 主轴系统 1的 Y坐标轴旋转中心线上， 精密位移传感器 7检测触点初始标定位置与 摆动定位轴 Z坐标轴中心线重合， 该点即为检测零点； 安装调整完毕后， 摆动气缸 6逆时针摆动 90 ° ， 使摆动臂 5回到原始位置。

本实施例中， 内球面环 3绕 X坐标轴旋转中心线做旋转运动 Nl， 也可以沿 X坐标 轴做左右直线进给运动； 安装在磨削主轴系统 1前端的砂轮磨具 2绕 Y坐标轴旋转中心 线做旋转运动 N2， 磨削主轴系统 1沿 Y坐标轴做直线进给运动； 磨削主轴系统 1绕 Z 坐标轴中心线作往复摆动运动 C; X坐标轴旋转中心线、 Y坐标轴旋转中心线保持在同一 水平面内并与 Z坐标轴中心线垂直相交， 该交点即是内球面环 1的球心 0。

如图 2、 图 3、 图 4所示， 本实施例提供一种内球面环精密磨削在位自动 检测 方法， 具体的：

如图 2所示， 内球面环精密磨削在位检测装置安装调整时， 与摆动气缸 6的转 动轴固定联接的摆动臂 5顺时针旋转， 使精密位移传感器 7的检测触点位于磨削主 轴系统 1的 Y坐标轴旋转中心线上， 精密位移传感器 7的检测触点初始标定位置与 Z坐标轴中心线重合， 该点即为检测零点； 安装调整完毕后， 与摆动气缸 6的转动 轴固定联接的摆动臂 5逆时针旋转 90 ° ， 使摆动臂 5回到原始位置。

如图 3所示， 磨削加工开始后， 内球面环精密磨削在位检测装置随磨削主轴系 统 1沿 Y坐标轴向内球面环 3方向移动。

如图 4所示， 在磨削过程中当需要检测时， 磨削主轴系统 1沿 Y坐标轴离开内 球面环 3， 使砂轮磨具 2离开内球面环 3—段距离， 内球面环 3和砂轮磨具 2停止 旋转， 摆动臂 5在摆动气缸 6的驱动下做顺时针摆动 90 ° ， 此时安装在摆动臂 5另 一端的精密位移传感器 7处于砂轮磨具 2的正前方位置； 磨削主轴系统 1沿 Y坐标 轴向内球面环 3方向移动， 当摆动臂 5上的精密位移传感器 7接触到内球面环 3表 面时， 控制系统使磨削主轴系统 1停止移动， 控制系统记录下精密位移传感器 7从 检测零点到精密位移传感器 Ί接触到内球面环 3表面时的距离即为内球面环 3的半 径值 R， 其检测精度取决于对刀传感器 7的精度和磨削主轴系统 1进给移动的定位 精度。

通过上述实施例的一种内球面环精密磨削在位 检测装置和自动检测方法， 克服 了目前依赖人工用样板透光观察方法使检测精 度受人为因素影响的缺陷， 实现了在 磨削加工过程中内球面工件尺寸精度的在位自 动精密检测， 无需人工干预， 自动化程度 高， 检测装置结构简单、 检测方法可靠。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。 需要理解的是， 本发明并不局限于上 述特定实施方式， 本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出 各种变形或修改， 这并不影响本发明的实质内容。