Станки с ЧПУ

и их инструментальная оснастка

Диагностика процесса резания и износа инструмента (9 из 11).

Измерительная пластина для определения сил, представляет собой стальную плиту с размещенными в ней четырьмя пьезоэлектрическими датчиками.

Пластина устанавливается на базовой плоскости салазок токарного станка под опорой корпуса инструментальной револьверной головки. Чувствительные к деформации сжатия пьезоэлектрические датчики выступают над поверхностью пластины на величину 10… 15 мкм. За счет этого при монтаже обеспечивается необходимый предварительный натяг датчиков, а измеряемая нагрузка, которая может достигать значительной величины, распределяется равномерно по всей площади стальной плиты. Жесткость станка при этом снижается незначительно.

В результате датчики регистрируют изменение под действием силы толщины стальной плиты, при этом датчик может фиксировать нагрузки порядка 10 Н. Пластина, установленная под револьверной головкой, дает надежную информацию об износе инструмента и позволяет выявлять до 95 % его отказов.

Измерительные кольца с пьезоэлектрическими датчиками имеют такие же конструктивные особенности, что и пластины. Они устанавливаются в револьверной головке токарного станка с ЧПУ между корпусом и неподвижным кольцом или между шпиндельной бабкой и фланцем шпинделя на фрезерных станках.

Пьезоэлектрический датчик удлинения позволяет определить силы резания путем измерения деформаций деталей станка. Место закрепления датчика выявляется экспериментальным путем. Оно является звеном силового замыкания в станке, существенно деформируется от действия силы резания.

При установке датчика не требуется конструктивных доработок в узлах станка. Датчик привинчивается снаружи винтом 2, например, к корпусу шпиндельной бабки. Растяжение или сжатие на определенной длине измерения l за счет сил трения в поверхностях контакта 4 создает в пьезоэлектрической пластине 3 напряжения сдвига и электрический заряд, пропорциональный силе.

Контроль состояния режущего инструмента реализуется путем получения измерительной информации от двух датчиков удлинения, один из которых измеряет силу подачи инструмента, а другой силу отжатая резца от заготовки.

С помощью датчиков удлинения, помимо износа инструмента, определяют его поломку и аварийные столкновения в станке.

При резании возникают колебания различной частоты, амплитуды и интенсивности. Они оказывают влияние на процесс стружкообразования, качество обработанной детали и работоспособность режущего инструмента.

Колебания также используются для диагностирования состояния процесса резания и инструмента. Диагностика основана на измерении параметров колебаний элементов упругой системы станка в широком частотном диапазоне. Колебания условно разделяют на три диапазона частот: низкочастотный, частота до 1 кГц; среднечастотный – от 1 кГц до 50…80 кГц; высокочастотный – свыше 80…100 кГц. Среднечастотные колебания обычно называют виброакустическими, а высокочастотные – акустической эмиссией (АЭ).

Источниками возбуждения низкочастотных колебаний упругой технологической системы являются различные периодические процессы:

• абиение вращающихся тел (шпинделя, зубчатых колес и др.);
• прерывистое резание, например, при фрезеровании;
• периодичность образования элементов стружки и нароста.

Источником возбуждения виброакустических колебаний в среднечастотном диапазоне являются периодичность образования элементов стружки, сложное фрикционное взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом и др.

Виброакустические колебания являются следствием взаимодействия физико-механических свойств обрабатываемого и инструментального материалов, макро- и микрогеометрии инструмента, динамических характеристик технологической системы, режимов резания и др. Изменение хотя бы одного из перечисленных факторов приводит к изменению частоты виброакустических колебаний.

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