ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

В качестве характеристик, чувствительных к изменению состояния режущего инструмента (РИ), используют различные параметры процесса резания, технологической среды, станочной системы и обрабатываемой детали. Разработаны методы диагностики инструмента, в которых источником диагностической информации являются геометрические параметры обработанной детали. Параметром, характеризующим геометрическую точность изделий и пригодным для определения состояния РИ, является шероховатость обработанной этим инструментом поверхности. Микрогеометрия обрабатываемой поверхности детали формируется в результате прямого взаимодействия с режущими поверхностями инструмента, износ и повреждения, которого надо оценивать. К преимуществам метода диагностики инструмента по шероховатости поверхности относится возможность его применения для большинства видов обработки резанием лезвийным и абразивным инструментом, особенно при чистовых режимах обработки, при которых другие методы не обладают необходимой чувствительностью.

Шероховатость обработанной резанием поверхности, формируется в результате взаимодействия большого числа управляемых и случайных факторов. При износе РИ происходит изменение состояния режущих поверхностей, формы режущей кромки и режущей способности инструмента, что приводит к изменению вектора силы резания, температурного режима, условий упругого и пластического деформирования материала детали в зоне резания, к изменению параметров колебаний технологической системы. При чистовых режимах обработки лезвийным инструментом в условиях высоких скоростей резания и малого сечения стружки участки изнашивающегося профиля режущей кромки и задней поверхности взаимодействуют с обработанной поверхностью и достаточно точно на ней копируются. Перечисленные процессы, связанные в том числе и с изменением состояния инструмента при износе, приводят к тому, что шероховатость обработанной поверхности видоизменяется. Шероховатость, в общем случае, представляет собой случайное поле.

Установлено, что при обработке на чистовых режимах износ РИ приводит к изменению функции спектральной плотности мощности (СПМ) профиля. Функция СПМ представляет собой распределение суммарной мощности (дисперсии) по частотам гармонических составляющих при разложении профиля в базисе тригонометрических функций. Изменения спектральной характеристики профиля шероховатости при износе инструмента заключаются в изменении и перераспределении мощности составляющих профиля с различными пространственными частотами. Определение спектральных характеристик профилей шероховатости при исследованиях проводилось по вычисленному алгоритму.

Анализ оценок СПМ профиля шероховатости поверхностей, обработанных РИ при различном состоянии их режущих кромок, позволил установить некоторые общие закономерности изменения спектров в зависимости от вида и размеров повреждения режущих кромок. Разработаны параметры спектральных характеристик шероховатости, информативные к состоянию РИ. Экспериментальные исследования представленных диагностических параметров шероховатости показали их высокую чувствительность к износу режущих кромок инструмента при чистовой обработке точением, торцовым фрезерованием, а также при протягивании отверстий.

Предложенные параметры и алгоритм диагностики состояния РИ были реализованы в ИИС, которая включает в себя устройство для измерения профиля шероховатости детали на базе профилометра-профилографа мод 252; устройство сопряжения профилографа с ЭВМ, устройство связи с системой ЧПУ станка любого типа.

При экспериментальном исследовании системы установлено, что множества в пространстве признаков, соответствующие различным классам состояния, не пересекаются, что способствует уменьшению рисков совершения ошибок при диагностике. При диагностике текущего состояния РИ на обработанной им поверхности измерялся профиль шероховатости, вычислялась оценка СПМ и вектор информативных параметров спектра , который предъявляется системе распознавания. Определялся класс состояния инструмента и характер его повреждений, возможность продолжения работы или необходимость замены инструмента. Использование в качестве диагностического параметра микрогеометрии поверхности позволяет одновременно контролировать параметры шероховатости и формировать признак отказа инструмента и техпроцесса по характеристикам геометрической точности (шероховатости) изделия.