ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

На основании проведенных авторами экспериментов получена значимая корреляционная связь (К=0,7-0,8) между износом инструмента и спектром виброакустической эмиссии ВАЭ как интегральными характеристиками процесса резания.

Основные принципы метода заключаются в следующем. Инструментами, подлежащими отбору на износ (их может быть до 20), на требуемом обрабатываемом материале поочередно протачиваются пояски одного диаметра шириной 3-5 мм, разделенные канавками шириной 3-5 мм. Каждый поясок соответствует своему инструменту.

Сигнал ВАЭ резания 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 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 регистрация. При этом делается 10-12 повторений записи сигнала для каждого инструмента (пояска).

Существенность различий спектров, полученных для различных поясков, 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 для каждого пояска, построенные в многокоординатном пространстве на интенсивностях частотных полос соответствующих спектров ВАЭ, как на координатных осях, и выводятся гистограммы их распределения, показывающие отличие износов инструмента как на отдельных частотах, так и по общим векторам. Чем меньше уровень ВАЭ как по значениям интенсивностей частотных полос, так и общих векторов, тем меньше износ инструмента.

После этого вычисляются косинусы углов между эталонным, имеющим максимальные характеристики спектра ВАЭ, и каждым из сравниваемых векторов. Чем он меньше единицы, то есть углы наклона векторов больше от эталонного, тем меньше износ инструмента.

Степень отличия определяется по статистическим критериям Стьюдента и Фишера. Чем больше критерии отличаются от табличных, тем меньше износ инструмента. 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 износов инструментов. На шести лучах, исходящих из одного центра, для каждого инструмента (партии инструментов) 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 меньше износ данной партии инструментов.

Для поясков, у которых распределение значений сигналов ВАЭ 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 инструмента (партии инструментов) откладываются значения критериев серий, тренда и Вилкоксона. Чем больше площадь треугольника, тем меньше износ инструмента.