ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Согласно проведенных авторами в широком диапазоне условий резания исследований, существует прямая связь между износом режущего инструмента (РИ), шероховатостью обработанной им поверхности (ШОП) и спектром ЭДС резания как интегральными характеристиками системы резания. Например, при точении резцом происходит измерение шероховатости, получаемой вдоль следа инструмента, через параметры спектра ЭДС резания, так как все процессы схватывания и износа у токопроводящих инструментального и обрабатываемого материалов скоррелированно отражаются в спектре ЭДС резания и в спектре шероховатости обработанной поверхности..

Основные принципы методики заключаются в следующем. Поверхности хорошо приработанных трущихся пар, например узел вал-втулка, после разборки подвергают измерению спектральных характеристик шероховатости, поскольку они отражают энергетическую природу эксплуатационных свойств деталей. Измерение спектра шероховатости производится вдоль следа резца на станке или приспособлении, обеспечивающими число оборотов не более 0,03 об/с для получения окружной скорости не более 0,01 м/с, необходимой для нормального трассирования иглы стандартного измерительного прибора типа «Калибр-283». Прибор, кроме измерения традиционного параметра шероховатости - среднеарифметического отклонения профиляrа - специально модернизирован с целью измерения спектра шероховатости.

Сигнал о профиле с ощупывающего узла прибора после усилителя, минуя интегратор, поступает на вход специального блока фильтров-анализаторов, состоящего из шести параллельно работающих каналов опорных частот на 125, 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц. , являющимися базовыми для подавляющегося большинства деталей трущихся пар. 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 для получения эталонного спектра шероховатости. При этом делается 10-12 повторений записи сигнала в различных участках поверхности вала или втулки.

Затем вычисляется общий вектор, построенный в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных выше частотных полос спектра шероховатости, как на координатных осях, а также косинусы углов его наклона к указанным осям. В проекции на плоскость получаем многоугольник (шестиугольник), у которого на каждом из шести лучей, исходящих из одного центра, откладываются соответственно значения косинусов углов между общим вектором и интенсивностями частотных полос спектра шероховатости.

Процедура выбора необходимых для совпадения с эталонным спектром шероховатости условий резания производится при чистовой обработке, например, точении дисков диаметром до 150 мм. при варьировании инструментальными материалами, смазочно-охлаждающими жидкостями, а также - скоростью резания и подачей. Зоны, соответствующие различным условиям резания (их может быть до 20), определённым образом отмечаются. Каждым условиям резания соответствует сигнал ЭДС резания в диапазоне частот 80 - 200000 Гц, который 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.

Скоррелированные со спектром шероховатости 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 каждых условий резания.

Существенность различий спектров, полученных для испытанных условий резания производится по специальной программе статистической обработки спектра.

Сначала тремя способами определяется нормальность закона распределения интенсивностей всех частот. Имеется возможность при распределении, близком к нормальному, определить значения, нарушающие нормальность, и произвести их корректировку.

Затем вычисляются общие вектора, построенные в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных выше частотных полос спектра ЭДС резания, как на координатных осях, а также косинусы углов их наклона к указанным осям.

В проекции на плоскость получаем многоугольники (шестиугольники), у которых на каждом из шести лучей, исходящих из одного центра, откладываются соответственно значения косинусов углов между общим вектором и интенсивностями частотных полос спектра ЭДС резания. Степень отличия значений косинусов углов определяется по статистическим критериям Стьюдента и Фишера. Чем меньше критерии отличаются от табличных, или площади шестиугольников меньше отличаются друг от друга, тем данный спектр ЭДС резания, полученный при определенных условиях, лучше соответствует заданному эталонному спектру шероховатости.