Патент на изобретение №2298455

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПОДВИЖНОГО И ВРАЩАЮЩЕГОСЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области обработки материалов на станках-автоматах и автоматических линиях. Способ включает осуществление резания, снятие с волнового приемника, установленного на корпусе шпиндельного узла, с помощью пьезоэлектрического датчика сигнала акустической эмиссии, формирование непрерывного сигнала, по которому судят об износе инструмента. Перед началом процесса резания определяют характеристические частоты, присущие интенсивному износу режущего инструмента, и по величине сигнала акустической эмиссии на этих характеристических частотах судят о степени износа режущего инструмента. Расширяется область использования способа за счет получения возможности съема сигнала акустической эмиссии с подвижного и вращающегося инструмента. 2 ил.

Изобретение относится к определению стойкостных параметров подвижного режущего инструмента при обработке на станках-автоматах и автоматических линиях.

Известен способ определения степени износа стационарного режущего инструмента, заключающийся в регистрации и анализе сигнала виброакустической эмиссии, формировании сигнала об износе и оценке последнего со соотношению уровней сигнала, соответствующих изношенному и неизношенному инструменту /Патент США №3694637, кл. G01N 19/02, 1970/.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения стойкостных параметров режущего инструмента, заключающийся в том, что осуществляют резание, регистрируют спектр виброакустической эмиссии, формируют сигнал об износе инструмента, выделяют низко- и высокочастотную составляющие, по соотношении которых судят об износе инструмента /Уэлер и др. Определение износа инструмента по уровню звука при токарной обработке. – “Труды американского общества инженеров-механиков. Сер. В. Конструирование и технология машиностроения”, 1969, №3, (прототип)/.

Недостаток известных способов состоит в том, что известные способы применимы для стационарного инструмента, неподвижно установленного на станке, что затрудняет или делает невозможным их применение для вращающегося инструмента на станках-автоматах и автоматических линиях.

Технический результат изобретения – расширение области использования способа для диагностики стойкостных параметров подвижного и вращающегося режущего инструмента, отличающийся тем, что перед началом процесса резания определяют характеристические частоты, присущие интенсивному износу, а сигнал акустической эмиссии снимают с волнового приемника, установленного на корпусе шпиндельного узла с помощью пьезоэлектрического датчика, при этом осуществляют резание, регистрируют сигнал акустической эмиссии, формируют непрерывный сигнал, свидетельствующий об износе инструмента, выявляют характеристические частоты колебания режущего инструмента и по величине этих характеристических частот судят о степени износа режущего инструмента, в результате чего предоставляется возможность съема сигнала акустической эмиссии с вращающегося инструмента и по этому сигналу судят об износе вращающегося режущего инструмента.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 – установка сигналов акустической эмиссии для станков с вращающимся инструментом; на фиг.2 – спектр мощности сигналов акустической эмиссии, излучаемой в процессе точения жесткой заготовки: а) – износ инструмента h₃=0, шероховатость R_a=1.7 мкм, показатель Ляпунова ₁=0.00078; б) – h₃=0.15 мм, R_a=2.1 мкм, ₁=0.00091; в) – h₃=0.5 мм, R_a=4.0 мкм, =0.01066. На чертежах номерами обозначено 1 – режущий инструмент; 2 – неподвижная часть станка; 3 – волновой приемник; 4 – датчик.

Волновой приемник имеет форму пластины и закреплен одним концом на стационарном и неподвижном узле станка (корпусе шпиндельной бабки), а другой конец свободно колеблется. Обработку полученного сигнала производят по наличию характеристических частот. Выявление характеристических частот происходит в период настройки станка. В начале резания при нулевом износе режущий инструмент колеблется с единственной частотой f₁. После некоторого промежутка – с двумя характеристическими частотами f₁+f₂. И в момент наступления критического износа – с тремя характеристическими частотами f₁+f₂+f₃ и наличием большого количества шумоподобных составляющих (фиг.2).

Датчик устанавливается на неподвижном или несъемном вращающемся узле станка, закрепленном в волновом преобразователе. Осуществляют резание, регистрируют сигнал акустической эмиссии, формируют сигнал об износе инструмента. Съем сигнала акустической эмиссии производится с помощью пьезоэлектрических датчиков колебания KD-35. В качестве осциллографа применяют расширяющий модуль для персональных ЭВМ типа IBM PC AT, что позволяет производить обмен информацией с ПЭВМ непосредственно по шине ISA. Производят очистку сигнала акустической эмиссии. В дальнейшем, с помощью любого математического анализатора (Вейвлет-анализ или анализ Фурье) выявляют характеристические частоты, по уровню которых судят о степени износа.

Формула изобретения

Способ определения стойкостных параметров вращающегося режущего инструмента, включающий осуществление резания, снятие с волнового приемника, установленного на корпусе шпиндельного узла, с помощью пьезоэлектрического датчика сигнала акустической эмиссии, формирование непрерывного сигнала, по которому судят об износе инструмента, отличающийся тем, что перед началом процесса резания определяют характеристические частоты, присущие интенсивному износу режущего инструмента, и по величине сигнала акустической эмиссии на этих характеристических частотах судят о степени износа режущего инструмента.

РИСУНКИ

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.12.2007

Извещение опубликовано: 27.08.2009 БИ: 24/2009