Исследование процесса тонкого гравирования и создание системы мониторинга состояния режущего инструмента

• Автор: Козлов, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 200 с. : ил.

Содержание работы:

Глава 1. Характерные особенности процесса станочного гравирования и обзор существующих систем диагностики режущего инструмента.

1.1 Особенности процесса резания на гравировальном станке

1.2 Контроль состояния режущего инструмента в настоящее время

1.3 Обзор существующих систем диагностики.

1.3.1 Методы оценки состояния режущего инструмента, основанные на информации, полученной вне основного времени работы оборудования

1.3.2 Методы активного контроля состояния режущего инструмента

1.3.3 Обзор виброакустических методов диагностики состояния режущего инструмента

1.3.4 Технологические проблемы, требующие новых решений в области диагностики и мониторинга.

1.3.5 Выводы по обзору методов диагностики

1.4 Постановка задачи исследований

Глава 2. Экспериментальные исследования процесса тонкого гравирования в производственных условиях. Определение направлений дальнейшей работы.
2.1 Разработка программного обеспечения для проведения экспериментальных исследований.
2.2 Условия проведения экспериментальных работ на прецизионном строгальном станке мод. МА 6465 СМФ
2.3 Результаты экспериментальных исследований.
2.4 Исследования ВА сигналов в разных точках упругой системы станка и при самых низких скоростях.
2.5 Выводы по результатам предварительных исследований и направления дальнейшей работы.
Глава 3. Математическое моделирование процесса тонкого гравирования и определение природы импульсного характера ВА сигнала.
3.1 Предпосылки к построению модели процесса резания. Физическое и математическое моделирование.
3.2 Построение простейшей математической модели процесса тонкого гравирования и ее аналитическое решение.
3.2.1 Вводная часть. Расчетная схема и вид периодической нагрузки.
3.2.2 Свободные и вынужденные колебания системы с одной степенью свободы.

3.2.3 Уравнение виброперемещений колебательной системы, вынуждаемой произвольной нагрузкой Р(т).
3.2.4 Предлагаемая методика решения задачи.
3.2.5 Вывод формулы для виброперемещений у(ф
3.2.6 Приближенная оценка наибольшего виброперемещения у(4) в установившемся колебательном процессе.
3.2.7 Выводы по аналитическому решению модели динамической системы.
3.3 Особенности математического моделирования динамических систем с помощью специализированных математических пакетов.
3.4 Моделирование динамической системы в соответствие с предложенной математической моделью. Усложнение математического описания динамической системы и получение численных решений.
3.4.1 Переход к численным решениям математических моделей динамических систем.
3.4.2 Моделирование силы резания при гравировании.
3.4.3 Разработка модели в среде БшшНпк.
3.4.4 О характере стружкообразования в процессе гравирования.
3.4.5 Образование ступенчатой стружки
3.5 Моделирование упругой системы резец-заготовка.
3.6 Определение собственной частоты режущего инструмента и коэффициента демпфирования в исследуемой динамической системы.
3.7 Результаты моделирования в среде БипиНпк
3.8 Проверка адекватности исходной модели.
3.9 Исследование причин импульсной природы скачкообразною ВА сигнала при пластических деформациях при ТГ.
3.10 Выводы по результатам математического моделирования и объяснению физической природы импульсного характера диагностических сигналов.
Глава 4. Экспериментальные исследования информативности характеристик силовых и ВА сигналов при ТГ.
4.1 Экспериментальный стенд и условия для проведения экспериментов. Задачи исследований.
4.2 Построение амплитудных распределений импульсов ВА сигналов. Исследование отображения вариаций скорости и глубины резания в параметрах ВА сигналов.
4.3 Исследование отображения вариаций скорости и глубины резания в силовых параметрах.

4.4 Исследование отображения износа РИ в характеристиках >57 силового и ВА сигнала.
4.5 Выводы по результатам экспериментов.
Глава 5. Разработка системы диагностики состояния РИ при ТГ. Алгоритмы работы и требования к элементам системы контроля.
5.1 Возможные варианты размещения первичных преобразователей виброускорения и силовых параметров на станке.
5.1.1 Размещение акселерометров для контроля «быстрых» и «медленных» поломок РИ.
5.1.2 Использование дополнительных приспособлений для повышения чувствительности работы системы диагностики. Особенности съема сигнала с вращающегося инструмента при контроле поломок и износа.
5.1.3 Размещение оборудования для измерения силы резания с целью диагностики состояния РИ.
5.2 Общие требования к неопределенности измерений силовых параметров различными методами.
5.3 Фильтрация получаемых сигналов. Типы фильтров. Рабочий частотный диапазон.
5.4 Алгоритмы контроля поломок и износа РИ.
5.5 Выводы по элементам и алгоритмам работы системы диагностики.
Общие выводы и основные результаты диссертационной работы Приложение 1 Приложение 2 Список литературы

состоящая из одного бинарного файла Е440.Ыо. Данный файл содержит как выполняемый код управляющей программы, так и сегмент данных для сигнального процессора. В штатной ЦШ библиотеке для загрузки ЕБЮБ в сигнальный процессор модуля имеется специальная интерфейсная функция ЬОАОЬВЮБО, которая аккуратно выполняет процедуру загрузки модуля. После загрузки ЕВЮБ можно полностью управлять модулем, т.е. переводить его в различные режимы работы с АЦП, ЦАП и т. д.
Данные, считанные с 14ш битного АЦП модуля Е-440, представляются в формате знакового целого двухбайтного числа от -8192 до 8191. Коды АЦП, соответствующие выбранному входному диапазону, приведены в табл.1, где МАХ - значение установленного диапазона для входного аналогового канала АЦП.
Таблица 2
Модуль Усиление Код Напряжение, В Точность, %
Е-440 1; 4; 16; 64 +8000 +МАХ 0.05; 0.075; 0.1; 0
0 0
-8000 -МАХ
На модуле Е-440 для управления работой входного аналогового каскада определяется такой параметр как 8-ми битный логический номер канала АЦП (фактически управляющее слово для АЦП). Именно массив логических номеров каналов АЦП, образующих управляющую таблицу Соп1го1ТаЫе, задает циклическую последовательность работы АЦП при вводе данных. В состав логического номера канала входят несколько важных параметров, задающих различные режимы функционирования АЦП модуля:
- физический номер аналогового канала;