Диагностика инструмента как элемента технологической системы
Опыт эксплуатации технологических систем, созданных на основе автоматизированных станков, показывает, что надежность их недостаточна. Простои из-за отказов функциональных блоков элементов технологической системы и поиск повреждений снижают эффективность технологических процессов. В связи с этим во время эксплуатации технологических систем решаются задачи повышения их надежности за счет технической диагностики. В ГОСТ 27518-87 указывается, что целью "диагностирования является поддержание установленного уровня надежности, обеспечение требований безопасности и эффективности использования изделий". Диагностирование объектов, каковыми являются технологические системы, не только поддерживает, но и в ряде случаев повышает их надежность.
далее…
Предэксплуатационное диагностирование выполняется при испытании новых металлорежущих станков с целью выявления их слабых мест, недостаточно надежных деталей и узлов, требующих доработки конструкций и технологических решений и определения критериев состояния оборудования. На стендах АСНИ отрабатываются новые конструкции режущего инструмента, определяются оптимальные варианты инструментального материала и геометрии инструмента для заданных условий обработки, а также решаются задачи сертификации инструмента. Наконец, для каждой технологической системы разрабатывается система эксплуатационного диагностирования. Для этого выполняются все необходимые исследования, позволяющие:
далее…
Систему диагностирования следует рассматривать как совокупность режущего инструмента и средств его диагностирования. Характер возможных изменений в состоянии инструмента предопределяет алгоритм диагностирования и структуру системы.
далее…
Разрушение инструмента проявляется в виде изнашивания его рабочих поверхностей или выкрашивания (сколов) режущей части, что изменяет параметры начального состояния инструмента. Изменяется его геометрия, а вместе с ней основные параметры состояния стружки и поверхностного слоя детали. В свою очередь, параметры состояния стружки и детали влияют на особенности разрушения инструмента и параметры его состояния.
далее…
В ряде случаев для повышения достоверности диагноза необходимо обеспечить многопараметрическую диагностику. Причин, приводящих к этому, может быть несколько. Например, при недостаточной информативности диагностических признаков их дублируют или используют дополнительный диагностический признак, исключая влияние доминирующего случайного возмещающего фактора процесса резания, существенно искажающего результаты диагностирования инструмента.
далее…
Вопрос о возможности использования силы резания как диагностического признака состояния процесса и инструмента решен положительно. Для оценки информативности силы экспериментальные исследования выполняют обычно на специальных стендах с помощью лабораторных динамометров, которые позволяют получить составляющие силы, действующие на инструмент или заготовку, закрепленные в динамометре. Однако эти приборы, используемые для исследования процессов резания, например динамометры УДМ, не могут быть использованы в производственных условиях для систем оперативного диагностирования на станках с ЧПУ из-за конструктивных и эксплуатационных ограничений.
далее…
Для измерения сил и моментов широко используются тензорезисторные (тензометрические) датчики, которые изменяют свое электрическое сопротивление за счет приложенной механической силы. Датчики с использованием тензорезисторов имеют обычно простую конструкцию, обладают большим диапазоном измерения и обеспечивают необходимую точность измерения.
далее…
Тензометрические подшипники применяются рядом станкостроительных фирм в качестве передней опоры шпинделя токарных, фрезерных и многоцелевых станков для измерения двух или трех составляющих силы резания. Такое измерительное устройство состоит из первичного преобразователя (датчика) и электронного модуля для обработки сигнала.
далее…
Конструкция динамометрической головки практически исключает возможность деформации выступов 14 за счет осевой силы и сил, изгибающих фрезу, так как эти силы воспринимаются подшипниками. Тарировочный график близок к линейному. С помощью головки надежно определяется изменение составляющей силы Pя в связи с износом или выкрашиванием режущей части инструмента.
далее…
Для измерения мощности электрической энергии, напряжений, тока и параметров магнитных полей применяются датчики Холла, Эффект Холла используют также для измерения ряда неэлектрических величин: перемещений, давлений, углов поворота и др.
далее…
Измерительная пластина для определения сил, представляет собой стальную плиту с размещенными в ней четырьмя пьезоэлектрическими датчиками.
далее…
Износ режущего инструмента приводит не только к изменению его геометрии, но и вызывает изменение процессов, влияющих на виброакустические колебания. Так, могут изменяться пластические деформации при стружкообразовании и деформации поверхностного слоя детали, изменяются условия наростообразования и скорость движения стружки по передней поверхности, контактные процессы и свойства инструментального материала. В связи со случайным характером влияния всех этих процессов и факторов на виброакустические колебания, а также в связи со случайным характером самого изнашивания, частота fR и амплитуда AR виброакустических колебаний корреляционно связаны с состоянием режущего инструмента.
далее…
В теории резания широко используется метод естественной термопары для определения средней температуры резания. Для этого измеряется ЭДС резания, генерируемая в зоне скользящего контакта режущего инструмента со стружкой и поверхностью резания заготовки. Эту зону рассматривают как естественно образующийся в процессе резания горячий спай термопары и принимают, что измеряемая ЭДС резания имеет термоэлектрическую природу.
далее…
На рисунке ниже показана диаграмма точности обработки, устанавливающая взаимосвязь параметров состояния обрабатываемой детали и параметров состояния инструмента. Из всех параметров обрабатываемой детали практическое использование в качестве диагностических признаков состояния инструмента имеют размер детали и шероховатость обработанной поверхности.
далее…
Размерный контроль при обработке в автоматизированном производстве осуществляется двумя способами: или вне станка, после завершения обработки детали, или на станке после выполнения очередного технологического перехода. Послеоперационный контроль выполняется на специальном контрольном приспособлении или на контрольно-измерительной машине. При выявлении погрешности обработки вводят необходимую коррекцию для повышения точности обработки следующих деталей. Такие контрольные проверки позволяют оценить и износ инструмента.
далее…
Широкому распространению координатных измерений на станке способствовало создание датчиков касания, передающих сигналы бескабельным способом. Применяют индуктивную и оптическую связь между измерительной головкой и приемником сигнала. Система индуктивной связи состоит из двух модулей. Один на измерительной головке в подвижном узле станка, например, в шпинделе. Второй устанавливается в сопряженном невращающемся узле. В положении измерения модули находятся на расстоянии двух миллиметров друг от друга. Питание к измерительной головке подается через индуктивную связь. Аналогично подается сигнал касания от головки к неподвижному приемнику.
далее…
Электровакуумные диоды - механотроны, в которых электрический ток изменяется под механическим воздействием на положение электродов. Датчик преобразует линейное перемещение непосредственно в изменения анодного тока и может работать без усилителя. Принцип работы (рисунок ниже): анод 3 перемещается в направлении к неподвижному накаленному катоду 4 с помощью рычага U который проходит через эластичную стенку 2 колбы диода. При измерении контролируемого размера расстояние б изменяется, что приводит к изменению анодного тока, отображающего контролируемый размер.
далее…