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. В процессе обработки, например, при точении токопроводящих материалов токопроводящим инструментом сигнал ЭДС резания в диапазоне частот 200 - 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.

Скоррелированные с износом инструмента 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 периодическая (в течение одного оборота детали) регистрация и обработка.

В основу алгоритма диагностики положено сравнение изменения формы спектра ЭДС резания с эталонным изменением формы спектра шероховатости (получаемым для определенных условий эксплуатации трущейся пары). 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.

Изменение (мера близости) формы спектров определяется Евклидовой метрикой, выражающей среднеквадратическую величину отклонения углов наклона текущего вектора ЭДС резания от заданной (эталонной) среднеквадратической величины отклонения углов наклона векторов спектров шероховатости поверхностей хорошо приработанной пары трения.