Станки с ЧПУ

и их инструментальная оснастка

Диагностика процесса резания и износа инструмента (3 из 11).

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.

Из теории резания известно, что сила сопротивления движению режущего инструмента относительно обрабатываемой заготовки складывается из следующих составляющих:

• сопротивление пластическому деформированию и разрушению металла в зоне стружкообразования и в поверхностном слое детали;
• сопротивление стеканию (трению) стружки по передней поверхности инструмента;
• сопротивление образовавшейся стружки деформации изгиба и ломания;
• сопротивление движению инструмента, возникающему на задних его поверхностях.

Суммирование всех этих составляющих приводит к появлению результирующей силы резания R.

Изменение каждой из перечисленных составляющих силы вызывается не только изменением факторов процесса резания, но и изменением при обработке соответствующих параметров состояния инструмента, детали и стружки. В связи с этим каждая составляющая может играть роль диагностического признака изменения связанного с ней параметра состояния.

Так, увеличение сопротивления движению инструмента на задней поверхности является признаком роста площадки износа на задней поверхности. Изменение при заданных факторах процесса сопротивления пластическому деформированию в зоне стружкообразования может быть вызвано износом передней поверхности. Образование лунки износа приводит к увеличению фактического переднего угла, изменяет форму застойной зоны, угол действия.

Однако измерение отдельно каждой из перечисленных составляющих силы связано с большими трудностями. Зато доступны для измерения составляющие силы R, разложенной по координатным осям x, у, z, среднее значение вектора R, амплитуда A_r и частота f_R  его колебаний. Эти параметры несут значительную информацию из зоны резания и могут быть использованы как диагностические признаки состояния инструмента и стружки.

Физические представления о процессе резания и работе инструмента позволяют прогнозировать возможность использования силовых диагностических признаков для различных изменяющихся параметров состояния.

Взаимосвязь параметров состояния объектов процесса резания (см. рисунок ниже) позволяет осознанно подходить к выбору диагностических признаков диагностируемых параметров. Однако окончательное заключение о практическом применении того или иного признака можно сделать лишь путем сопоставления их информативности, выявленной в результате экспериментальных исследований. Только эксперимент при конкретных условиях резания позволяет учесть возможные, часто непредсказуемые, особенности работы инструмента и взаимосвязи параметров его состояния с предполагаемыми диагностическими признаками.

Составляющие силы резания P_x, P_y, P_z являются информативными диагностическими признаками развития очага износа инструмента по задней поверхности h₃, что подтверждается экспериментальными зависимостями, приведенными на рисунке.

Графики зависимостей P_x =f(h₃) и P_я =f(h₃), полученные при точении на скорости резания v = 102 м/мин при отсутствии нароста на резце, обнаруживают достаточно высокую информативность составляющих силы P_x и Р_я. Но если снизить v, то при прочих равных условиях информативность их существенно снижается. Объясняется это тем, что при меньших скоростях создаются условия, благоприятствующие образованию нароста. Нарост, нависая над задней поверхностью, уменьшает контакт площадки износа с поверхностью резания детали, а вместе с этим и рост составляющих сил, вызываемый износом h₃.

Быстрый переход в разделы

• Особенности технологии обработки на станках с ЧПУ
• Режущий инструмент
• Вспомогательный инструмент
• Системы инструментальной оснастки
• Инструментальные наладки станков с ЧПУ
• Диагностика инструмента как элемента технологической системы
• Комплексное инструментальное обеспечение станков с ЧПУ
• Автоматизированное проэктирование инструментальной оснастки