ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Согласно проведенных авторами исследований в широком диапазоне условий резания существует прямая связь между износом режущего инструмента и спектром ЭДС резания как интегральными характеристиками системы резания. Например, при точении все процессы схватывания и износа у токопроводящих инструментального и обрабатываемого материалов (ОМ) скоррелированно отражаются в спектре ЭДС резания.

Для определения скорости резания металлов и сплавов одной марки, но полученных в различных условиях, производится торцевое точение твердосплавным инструментом десяти заготовок из различных партий ОМ диаметром 20-30 мм, закрепленных последовательно на окружности диаметром 110 мм в стальной оправке с наружным диаметром 150 мм.

До измерения ЭДС производится предварительная проточка всех образцов по торцу за один проход. Скорость резания выбирается в зависимости от термообработки заготовок в диапазоне 1,7-3,3 м/с, подача - 0,065-0,1 мм/об, глубина резания - 0,25-0,4 мм. Сигнал ЭДС резания в диапазоне частот 80 - 200000 Гц снимается специальным токосъемником и имеет величину от единиц до сотен микровольт. При этом в диапазоне от 200 до 20000 Гц он наибольший, а выше не превышает 10 - 15 мкВ.

Специально изготовленный двухкаскадный широкополосный усилитель состоит из нерегулируемого предусилителя с автономным источником питания, имеющего линейную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) при коэффициенте усиления не менее 300, и управляемого усилителя, имеющего регулируемый от микро-ЭВМ коэффициент усиления не менее 500, а также возрастающую АЧХ в диапазоне до 10000 Гц и линейную характеристику в остальном диапазоне частот.

Резонансные частоты (200, 800, 3200, 12800, 50000 и 200000 Гц) после усилителя поступают на вход (можно использовать универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337) шести узкополосных треть-октавных фильтров с названными выше центральными частотами. На выходе каждого из фильтров установлены детектор и интегратор. Дополнительно усиленные и выпрямленные сигналы с каждого канала через коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь поступают на вход микро-ЭВМ, где по специальной программе производится их регистрация. При этом делается 8-10 повторений записи сигнала для каждого ОМ на одинаковых диаметрах. Каждый оборот фиксируется датчиком оборотов, а диаметр - величиной поперечной подачи. То есть все серии измерений сигнала ЭДС резания привязаны к обработанным поверхностям ОМ.

Существенность различий спектров, полученных для различных ОМ, производится по специальной программе статистической обработки спектра.

Сначала производится проверка на необходимость и достаточность числа измерений в каждой выборке, а также тремя способами определяется нормальность закона распределения интенсивностей всех частот. Первая проверка - коэффициент вариации (отношение дисперсии к среднему значению) должен быть менее 0,33. Вторая проверка - среднее абсолютное отклонение должно быть меньше нормированного. Третья проверка - ошибки асимметрии и эксцесса не должны превышать допустимых. Имеется возможность при распределении, близком к нормальному, определить значения, нарушающие нормальность, и произвести их корректировку. То есть все значения проверяются на принадлежность к выборке по критериям Грэббса и Романовского.

Затем вычисляются общие вектора для каждого ОМ, построенные в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных выше частотных полос спектра ЭДС резания, как на координатных осях, и выводятся гистограммы их распределения, наглядно показывающие возможность отличий ОМ как на отдельных частотах, так и по общим векторам. Чем меньше ЭДС резания как по значениям интенсивностей частотных полос, так и общих векторов, тем лучше обрабатываемость ОМ.

Затем вычисляются косинусы углов между эталонным, имеющим максимальные характеристики спектра ЭДС резания, и каждым из сравниваемых векторов. Чем он меньше единицы, то есть углы наклона векторов больше от эталонного, тем лучше обрабатываемость ОМ. Степень отличия определяется по статистическим критериям Стьюдента и Фишера. Чем больше критерии отличаются от табличных, тем лучше обрабатываемость ОМ.

Для дополнительной проверки используются критерии Грэббса и Романовского, позволяющие выявить значения, значительно отличающиеся от среднего общего вектора. При этом условно принимается, что все общие вектора принадлежат одной выборке. В результате получаем совмещенные (наложенные) многоугольники (шестиугольники) оценок. На шести лучах, исходящих из одного центра, для каждого ОМ (партии ОМ) откладываются значения косинусов углов между векторами, критериев Грэббса ,Романовского и Стьюдента для средних значений векторов, а также критериев Стьюдента и Фишера для их дисперсий. Чем больше площадь шестиугольника, тем лучше обрабатываемость рассматриваемого ОМ.

Для ОМ, у которых распределение значений сигналов ЭДС резания не удается привести к нормальному, производится проверка на стационарность и вычисление критериев серий, тренда и Вилкоксона. В результате получаем совмещенные (наложенные) многоугольники (треугольники) оценок. На трех лучах, исходящих из одного центра, для каждого ОМ (партии ОМ) откладываются значения критериев серий, тренда и Вилкоксона. Чем больше площадь треугольника, тем лучше обрабатываемость рассматриваемого ОМ.

В результате сравнительных оценок имеется информация, на какой скорости резания параметры спектров ЭДС резания будут идентичными для различных партий или марок ОМ.