Станки с ЧПУ

и их инструментальная оснастка

Основы разработки систем диагностирования (2 из 2).

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:

• определить критерии состояния объекта и решить вопрос, что измерять;
• разработать технологию измерения и решить вопрос, как измерять.

Это позволяет составить алгоритм диагностирования технологической системы или ее элементов.

Необходимость диагностирования при эксплуатации вызвана тем, что наработка до отказа технологической системы и ее элементов является случайной величиной. Диагностирование обеспечивает своевременное прекращение работы станка за счет оперативного определения состояния отказа.

В соответствии с составленным алгоритмом в производственное технологическое оборудование устанавливаются те датчики, необходимость в которых установлена на стенде АСНИ. Информация от датчиков передается в устройство реализации решений с помощью разработанного интерфейса.

Системы диагностирования должны удовлетворять ряду требований, основные из которых следующие:

• удобство и простота применения в производственных условиях;
• осуществление процесса диагностирования в минимальное время;
• необходимая достоверность.

В процессе эксплуатации технологической системы диагностирование решает различные задачи в зависимости от вида обработки. При черновой и получистовой обработке диагностируются функциональные отказы, когда значительна доля отказов инструмента из-за хрупкого разрушения и катастрофического износа. При окончательной обработке деталей должна обеспечиваться параметрическая надежность за счет диагностирования выходных параметров, какими являются показатели качества обработки. Отказы должны предупреждаться в процессе окончательной обработки, а не после изготовления деталей.

Доминирующим повреждением, перекрывающим значительную долю резерва точности технологической системы, часто оказывается размерный износ или выкрашивание режущего инструмента. Поэтому большинство реализованных на производстве систем диагностирования распознают текущее состояние и отказ инструмента.

Разнообразные условия эксплуатации, вызывающие различные виды повреждений и причины отказов инструмента, определяют различные алгоритмы диагностирования. Однако общность решаемых задач позволяет осуществить единый научно-методический подход, который лежит в основе разработки систем диагностирования. Он состоит в очередности выполнения следующих этапов работ.

1. На базе теоретических и экспериментальных исследований выявляют возможные в процессе эксплуатации изменения в состоянии инструмента; определяют критерий состояния инструмента и критерий отказа. В качестве критерия состояния принимается параметр инструмента, однозначно и полно при данных условиях характеризующий текущее состояние инструмента и способный отображаться с помощью принятых диагностических признаков. Это может быть величина, определяющая очаг износа или выкрашивания, нарост и др. Предельное значение этой величины – критерий отказа.
2. Экспериментально из числа параметров процесса резания выявляют косвенные диагностические признаки возможных изменений в состоянии инструмента и критерия отказа. В результате анализа выделяют наиболее информативный диагностический признак (здесь и далее – косвенный диагностический признак).
3. Описывают связи между критерием состояния инструмента и диагностическими признаками состояния на основе исследований отображения изменения критерия состояния в диагностических сигналах из зоны резания. Разрабатывают диагностические модели, которые могут иметь или детерминированный, или стохастический характер. Диагностическая модель устанавливает связь между состояниями объекта и их отображениями в диагностических сигналах.
4. Разрабатывают алгоритм и программное обеспечение системы диагностирования.
5. Разрабатывают аппаратную реализацию алгоритма диагностирования.

Таким образом, при решении задачи диагностирования процесса и инструмента осуществляется системный подход. Объект разработки рассматривают как систему связанных между собой областей знаний, приобретаемых в определенной последовательности. Принятый методический подход к разработке систем диагностирования служит в то же время планом изучения диагностики как области знаний.

Из приведенного перечня работ следует, что большую их часть составляют исследования в области теории резания, которая при разработке систем диагностики в металлообработке приобретает особую значимость. Естественно, что эти исследования основаны на ранее накопленных знаниях. Но часто для конкретных процессов и инструментов появляются и новые задачи, решение которых необходимо для повышения надежности диагностирования.

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