Диагностические признаки состояния инструмента

Контроль повреждений в инструменте для Д его состояния может производиться периодически или непрерывно. При периодическом контроле измерения могут производиться в рабочей зоне станка с прерыванием цикла обработки, либо в специальной позиции инструментального магазина.

Однако предпочтение отдают косвенным методам измерения, выполняемым в процессе резания.

При резании взаимодействие инструмента с обрабатываемым материалом вызывает два одновременно протекающих процесса:

− разрушение обрабатываемого материала;

− разрушение РИ.

Результатом разрушения обрабатываемого материала является образование поверхностного слоя детали и стружки, которые характеризуются указанными на рис. 6.1 параметрами состояния. Значения параметров определяются условиями резания.

Разрушение инструмента проявляется в виде изнашивания его рабочих поверхностей или выкрашивания (сколов) режущей части, что изменяет параметры начального состояния инструмента. Изменяется его геометрия, а вместе с ней – основные параметры состояния стружки и поверхностного слоя детали. В свою очередь параметры состояния стружки и детали влияют на особенности разрушения инструмента и параметры его состояния.

Среди параметров первого и второго блока есть такие, за которыми устанавливают непрерывный контроль, мониторинг – наблюдение за развитием во времени. Это износ, скалывание, поломка инструмента, форма стружки нарост, шероховатость, размер детали и др. Помимо взаимосвязанных между собой параметров состояния стружки, детали и инструмента процесс резания характеризуется функциональными параметрами, особое место среди которых занимает сила резания.

AR , fR

Q,

AR , fR

Рис. 6.1. Взаимосвязь параметров в процессе резания

Любые изменения условий резания, вызванные изменением параметров состояния инструмента и стружки, приводят к изменению силы. При этом в связи с нестационарностью процесса резания могут изменяться не только среднее значение силы и направление ее действия , но и амплитуда A_R, а также частота ее колебания − f_R.

Сила едина для процессов разрушения обрабатываемого материала и инструмента. Она определяет необходимую для резания работу и мощность. Едины источники теплоты Q, возникающие вследствие превращения механической энергии в тепловую и создающие различные определяемые температурой θ и температурными полями тепловые условия процессов. Так же как и сила, источники теплоты, а вслед за ними и температурные поля, чувствительны к изменениям условий резания и параметров состояния инструмента, стружки и детали.

Взаимосвязь параметров трех блоков используется при решении конкретных задач диагностики.

Сила резания

Сила сопротивления относительному движению РИ в обрабатываемой заготовке складывается из следующих составляющих:

Ø из сопротивления пластическому деформированию и разрушению металла в зоне стружкообразования и в поверхностном слое детали;

Ø из сопротивления стеканию (трения) стружки по передней поверхности инструмента;

Ø из сопротивления образовавшейся стружки деформации изгиба и ломания;

Ø из сопротивления движения инструмента, возникающему на задних его поверхностях.

Суммирование всех этих составляющих приводит к появлению результирующей силы резания R.

Прогнозы по основным параметрам состояния сведены в табл. 6.1.

Таблица 6.1 – Силовые диагностические признаки параметров состояния инструмента

O – большая предполагаемая информативность;

∆ – меньшая предполагаемая информативность.

Конструкции датчиков, применяемых для измерения сил резания, могут быть разнообразными. В датчиках обычно реализуются принципы электрических методов измерения неэлектрических физических величин.

Для измерении силы тензорезистор наклеивается на боковую поверхность детали, которая воспринимает силу и деформируется под ее воздействием, что вызывает изменение длины проволоки датчика на величину ∆l. Это влечет за собой изменение электрического сопротивления тензодатчика:

где S_E – чувствительность датчика.