ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Согласно проведенных в широком диапазоне условий резания исследованиям, существует прямая связь между шероховатостью обработанной поверхности (ШОП) и спектром ЭДС резания как интегральными характеристиками системы резания. Например, при точении резцом получаемая вдоль следа инструмента шероховатость измеряется через параметры спектра ЭДС резания, т.к. все процессы схватывания и износа у токопроводящих материалов скоррелированно отражаются и в спектре ЭДС резания и в спектре ШОП.

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. В диапазоне 200-20000 Гц он наибольший, а выше - не более 10-15 мкВ. Специальный двухкаскадный широкополосный усилитель состоит из нерегулируемого предусилителя с автономным источником питания с линейной АЧХ при коэффициенте усиления не менее 300, и управляемого усилителя с регулируемым от микро ЭВМ коэффициентом усиления не менее 500, возрастающей АЧХ в диапазоне до 10000Гц и линейной характеристикой в остальном диапазоне частот. Скоррелированные с ШОП резонансные частоты (200, 800, 3200, 12800, 50000 и 200000 Гц) после усилителя поступают на вход шести узкополосных треть-октавных фильтров с названными выше центральными частотами. Можно использовать универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337. 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 идет их периодическая (в течение одного оборота детали) регистрация и обработка по специальной программе.

В основу алгоритма прогнозирования ШОП положено сравнение изменения формы спектра ЭДС резания с эталонным изменением формы спектра ШОП, получаемым для определенных условий эксплуатации трущейся пары. Поверхности хорошо приработанных трущихся пар, например, вал-втулка, после разборки подвергают измерению спектральных характеристик шероховатости, т.к. они отражают энергетическую природу эксплуатационных свойств деталей. Спектр шероховатости измеряется вдоль и поперек 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, модифицирован 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, базовых 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 регистрируются по специальной программе для получения эталонного спектра ШОП. Запись сигнала в различных участках поверхности вала или втулки повторяется 10-12 раз. Вычисляется общий вектор, построенный в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных выше частотных полос спектра ШОП как на координатных осях и 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.