ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

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

Основные принципы методики заключаются в следующем. Сигнал ВАЭ в диапазоне частот 5000 - 200000 Гц, исключающем влияние низкочастотной составляющей (100 - 1000 Гц) системы станок - приспособление - инструмент - деталь, снимается в диапазоне от 5000 до 20000 Гц отечественными стандартными акселерометрическими датчиками вибраций типа Д-13, Д-14, так как здесь он наибольший, а выше - специально прикрепляемыми к режущему инструменту пьезокерамическими пластинами, так как уровень сигнала в этой области не превышает 10 - 15 дБ. При этом следует учитывать и тот факт, что в первом диапазоне при увеличении износа инструмента сигнал увеличивается в 8 -10 раз, а во втором - в 80 - 100 раз.

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 (5000, 10000, 32000, 50000, 100000 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 ВАЭ 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 (можно использовать универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337) блока фильтров-анализаторов, состоящего из шести параллельно работающих каналов опорных частот на 125, 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц, являющимися базовыми для подавляющего 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 ВАЭ от заданной (эталонной) среднеквадратической величины отклонения углов наклона векторов спектров шероховатости поверхностей хорошо приработанной пары трения.