ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Согласно исследованиям, в широком диапазоне условий резания металлов существует прямая связь между случайной составляющей шероховатости обработанной поверхности (ШОП) и спектром виброакустической эмиссии (ВАЭ) как интегральными характеристиками системы резания. Так, при точении резцом происходит измерение именно случайной составляющей ШОП, получаемой вдоль следа инструмента через параметры спектра ВАЭ, т.к. все процессы схватывания и износа у материалов скоррелированно отражаются и в спектре ВАЭ, и в спектре ШОП. Одинаковость систематической составляющей ШОП обеспечивается обязательным постоянством геометрии инструмента (углов и радиуса при вершине) и подачи.

В основе алгоритма прогнозирования ШОП в процессе обработки деталей (например, на операциях чистового точения металлов) - сравнение изменения формы спектра ВАЭ с эталонным изменением формы спектра шероховатости, получаемым для конкретных условий эксплуатации трущейся пары.

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.

Поверхности только что приработанной в нормальных условиях трения со смазкой пары (например, вал-втулка) после разборки подвергают измерению спектральных характеристик шероховатости, поскольку они отражают энергетическую природу эксплуатационных свойств деталей. Спектр шероховатости измеряется вдоль следа резца на станке или приспособлении, обеспечивающем 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 профиля rа, модернизирован для 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, базовых 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 регистрируются для получения спектра шероховатости. Запись сигнала в разных участках поверхности вала или втулки повторяется 10-12 раз. Затем вычисляются исходные общие вектора (оценка первого рода) спектра шероховатости, построенные в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных выше его частотных полос как на координатных осях, равным образом для вала и для втулки, и эталонный угол (оценка второго рода) между этими векторами.

Аналогично измеряется спектр шероховатости и вычисляются предельные общие вектора и угол между ними для изношенных (можно на форсированных режимах и без смазки) вала и втулки. Разница между исходным и предельным углами будет эталонной мерой, со значением которой будет сравниваться величина изменения угла между векторами спектра ВАЭ (заранее полученного для вала) и непрерывно вычисляемыми векторами непосредственно в процессе обработки для втулки (или наоборот). Варьируя скоростью резания и подачей смазочно-охлаждающей жидкости можно, не выходя за поле допуска эталона, довести процесс обработки особо дорогостоящих деталей до конца (например, окончательная чистовая расточка длинных труб и т.п.)