ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

В широком диапазоне условий резания износ режущего инструмента, шероховатость обработанной им поверхности (ШОП) и спектр виброакустической эмиссии (ВАЭ) связаны как интегральные характеристики системы резания. При точении резцом шероховатость, получаемая вдоль следа инструмента, измеряется через параметры ВАЭ, т.к. все процессы схватывания и износа у материалов скоррелированно отражаются в спектре ВАЭ и в спектре ШОП.

Сигнал ВАЭ в диапазоне частот 5000-200000 Гц, исключающем влияние низкочастотной составляющей системы станок-приспособление-инструмент-деталь, снимается в диапазоне 5000-20000 Гц стандартными акселерометрическими датчиками вибраций типа Д-13, Д-14 (здесь он наибольший), а выше - пьезокерамическими пластинами (уровень сигнала в этой области не превышает 10-15 дБ). В первом диапазоне при увеличении износа инструмента сигнал возрастает в 8-10 раз, во втором - в 80-100 раз.

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 10000 Гц и линейной характеристикой в остальном диапазоне частот. Скоррелированные с износом инструмента резонансные частоты (5000, 10000, 32000, 50000, 100000, 200000 Гц) после усилителя поступают на вход шести узкополосных треть-октавных фильтров с названными выше центральными частотам (например, универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337). На выходе каждого фильтра 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 периодически (в течение одного оборота детали) регистрируются и обрабатываются по специальной программе. 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 (вал-втулка) после разборки подвергают измерению спектральных характеристик шероховатости, (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. Прибор, кроме измерения среднеарифметического отклонения профиля rа, специально модифицирован 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, являющихся 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 регистрируются для получения эталонного спектра шероховатости. Запись сигнала повторяется 10-12 раз в разных участках поверхности вала или втулки. Вычисляется общий вектор, построенный в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных частотных полос спектра шероховатости как на координатных осях, 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.