При измерении вибраций при резании могут использоваться амплитуды колебаний в разных частотных диапазонах и их отношения.

Использование в качестве диагностических признаков параметров колебаний в различных диапазонах частот, силы, температуры, ЭДС резания и др. принципиально не изменяет процедуру обучения и алгоритм диагностирования износа инструмента. В случае обработки партии деталей текущие сигналы сравниваются с уставками. При достижении текущим сигналом уставки формируется управляющая команда в ЧПУ станка на отключение станка и смену инструмента.

Распознавание поломок (скалывания) инструмента

С большими сложностями приходится сталкиваться при создании алгоритма диагностирования поломок (скалывания) инструмента. Это связано, с разными причинами поломок, определяющими различное поведение диагностических признаков перед и в момент поломки.

Основные причины поломок.

- Неожиданный, случайный рост силы резания.

- Рост силы, вызванный износом инструмента или тепловыми деформациями..

- Усталостные процессы в инструментальном материале механического и термоциклического происхождения. Разрушению инструмента может в этом случае предшествовать повышение амплитуды и частоты колебаний. В то время как сила резания не возрастает.

Сложность диагностирования поломок определяется также возможным разнообразием взаимодействия отделившейся при скалывании части режущей пластинки с обрабатываемой заготовкой. Это определяет поведение диагностических параметров в следующий за поломкой момент времени. Например, режущая пластинка резца может сразу выйти из контакта с заготовкой или отделившаяся часть пластинки будет разворачиваться на опорной поверхности корпуса резца, осуществляя резание, но с иными подачей и глубиной.

Исследования показали, что в наибольшей мере особенности процесса поломки отражает составляющая силы резания .

После кратковременного превышения силой верхнего порогового значения , наступает ее падение. Длительность нахождения сигнала за пределами составляет порядка 0,1 мс. Это время, характерное для процесса поломки, больше времени возрастания силы за счет, например, случайных всплесков сигнала. Оно позволяет отличать поломку от других случаев, вызывающих рост силы, но не приводящих к поломке.

Рис. 6.10. Графики изменения составляющей силы при поломке инструмента

Бывает трудно отличить случайные всплески силы от закономерного роста, вызывающего разрушение инструмента. Возможны ложные команды.

Экспериментально установлено, что при поломке режущей пластинки резца сила резания на малое время превышает , после чего быстро снижается до величины меньшей (рис. 6.10, б). Этот алгоритм обладает большой помехозащищенностью, так как при случайных всплесках нагрузка далее не снижается до величины меньшей .

В случае, когда разрушение инструмента носит усталостный характер, сила резания, предшествующая поломке не возрастает. После поломки в зависимости от того, как сколовшаяся часть пластинки удаляется из зоны резания, сила падает резко или постепенно уменьшается до значения ниже (см. рис. 6.12). Применительно к алгоритму распознавания это означает, что сигнал о поломке должен формироваться как только .

Рис. 6.12. График изменения составляющей силы P_z при поломке резца из-за усталостного разрушения

 

Для исключения ложных команд, вызванных выполнением этого неравенства из-за случайного падения силы, вводится задержка , в течение которой, а не менее ее, должно сохраняться неравенство.

Наряду с силой резания в качестве диагностических признаков поломки используют сигнал ЭДС – резания, сигнал параметров виброакустической (ВА) эмиссии и др.

Рис. 6.13. Изменение ЭДС резания при поломке режущей твердосплавной пластины: а – без нарушения; б – с нарушением контакта с обрабатываемой заготовкой

Амплитуда колебаний в большой степени зависит от характера деформаций и разрушений в зоне контакта инструмента с деталью. При образовании микротрещин и поломки режущей пластины амплитуда колебаний значительно возрастает. Это используется в диагностике поломок.