Средства измерений и технологического контроля состояния режущего инструмента и размеров деталей приборостроения

• Автор: Медведик, Юрий Тимофеевич
• Шифр специальности: 05.11.01, 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Введение

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Основные методы контроля размеров деталей и состояния режущего инструмента в машиностроении
1.2. Выбор наиболее перспективного метода преобразования вибросигнала и его обоснование.
1.3. Обзор и анализ виброакустического метода контроля состояния режущего инструмента.

1.4. Выводы по главе 1.

Глава 2. Теоретические исследования виброакустических характеристик

процесса резания.

2.1. Теоретические исследования электромеханической системы с пьезоэлектрическим преобразователем
2.2. Определение передаточной функции, амплитудночастотной характеристики и составление структурной схемы электромеханической системы
2.3. Электрический аналог электромеханической системы
2.4. Влияние технологии крепления пьезопреобразователя на передаточную функцию и АЧХ электромеханической системы.
2.5. Разработка конструкции преобразователя для контроля вибросигнала и ее обоснование
2.6. Электрическая схема замещения пьезокерамического преобразователя
2.7. Определение среднего прогиба мембраны.
2.8. Передаточная функция пьезоэлектрического вибродатчика
2.9. Выводы по главе 2.
Глава 3. Экспериментальные исследования виброакустических характеристик режимов резания
3.1. Методика проведения эксперимента
3.2. Обработка экспериментальных данных
3.3. Определение аналитических выражений, аппроксимирующих виброакустические характеристики экспонента, степенная функция
3.4. Динамические характеристики режима резания
3.5. Исследование влияния износа режущего инструмента на виброакустический сигнал зоны резания
3.6. Исследование влияния масла и СОЖ на виброакустические характеристики при различных режимах резания
3.7. Выводы по главе 3.
Глава 4. Анализ средств измерения и алгоритмов виброакустического
контроля состояния режущего инструмента и размеров
деталей.
4.1. Основные принципы построения виброакустических устройств контроля состояния режущего инструмента и размера деталей, анализ источников помех и методы их компенсации
4.2. Фильтрация периодических помех вибраций системы станок, приспособление, инструмент, деталь, сопутствующих резанию
4.3. Интегрирование виброакустического сигнала за время, кратное периоду вращения заготовки или инструмента
4.4. Алгоритм контроля износа режущего инструмента по отношению амплитуд вибросигналов разных частотных диапазонов
4.5. Алгоритмы виброакустического контроля износа режущего инструмента методом касания.
4.6. Метод контроля состояния резьбонарезающих инструментов. .
4.7. Метод контроля поломки режущего инструмента
4.4. Внедренные разработки и их описание
4.5. Выводы по главе
Заключение.
Список литературы


Разработаны приборы, измеряющие температуру, термоЭДС, электропроводность зоны резания, напряжение вибраций, силу резания, момент и другие параметры , ,,3,,7. Устройство контроля состояния режущего инструмента по изменению контактного сопротивления резецдеталь описано в . Оно содержит источник постоянного напряжения, подключенный через подвижный токосъемник к детали и к электроизолированному от нее резцу. Милливольтметр контролирует падение напряжения контакта резец деталь, а оно обратно пропорционально величине износа инструмента. Устройство контроля состояния режущего инструмента по величине термоЭДС приведено 7. Оно основано на измерении термоЭДС естественной термопары инструментдеталь. СОЖ. Кроме того необходима тарировка естественной термопары резецдеталь в процессе обработки, позволяющая получить закон распределения температур в теле резца. Недостатком этих методов контроля является невысокая точность изза необходимости измерения напряжения ЭДС малого уровня на фоне больших помех и значительных колебаниях самого контактного сопротивления. Устройства контроля состояния режущего инструмента могут быть основаны на измерении температуры зоны резания и самих режущих кромок инструмента 6. Устройство, реализующее контроль состояния режущего инструмента по величине температуры, состоит из фотоэлектрического датчика фоторсзистора, фототранзистора, включенного в диагональ моста. Сам датчик ориентирован на режущую кромку резца, положение которой соответствует износу резца. Под действием инфракрасного излучения режущей кромки изменяется сопротивление фоторезистора, нарушается баланс мостовой измерительной схемы. На выходе моста появляется напряжение, пропорциональное температуре, которое с помощью АЦП преобразуется в цифровой эквивалент износа режущего инструмента. Применение СОЖ делает практически невозможным использование данного метода контроля. Таким образом, методы, основанные на анализе состояния зоны резания по значению температуры, термоЭДС или сопротивлению системы резецдеталь, имеют ряд существенных недостатков. Это наличие стружки в процессе резания и токопроводящих компонентов СОЖ, шунтирующих узлы измерительной цепи. Необходимость изоляции инструмента от детали вносит значительные сложности в технологический процесс и не всегда возможно. Показания их сильно зависят от охлаждающей жидкости, так как СОЖ изменяет температуру и значение термоЭДС в зоне резания. Все это ограничивает применение данных методов контроля состояния режущего инструмента в производственных условиях. Силоизмерительные методы являются более распространенными 7, 1. Они основаны на использовании тензометрических, магнитострикционных датчиков силы, момента на валу двигателя или давления. Одно из устройств контроля состояния режущего инструмента с применением тензометрического силоизмерительного датчика приведено 7. Резец закрепляется в резцедержателе, установленном на четырех силоизмерительных кольцах с тснзометрическими датчиками, распределяющими нагрузку при резании более равномерно. Конструктивно датчики собраны в мостовую силоизмерительную схему таким образом, чтобы была возможность учета влияния всех действующих на резец факторов, включая температуру. Все это представляет собой достаточно громоздкую конструкцию при невысокой точности контроля. Недостатком всех силоизмерительных методов является необходимость установки индивидуального датчика на каждый режущий инструмент, что затруднено в условиях производства. Использование общего силоизмерительного датчика на все инструменты для контроля их износа по величине силы, давления или момента на валу двигателя существенно снижает точность контроля. Наибольший интерес среди косвенных методов контроля представляет виброакустические методы контроля состояния режущего инструмента 1,3,4,5,7,8,9, ,,,, , , ,,,, . Виброакустический метод контроля состояния режущего инструмента можно реализовать датчиком вибраций, закрепленным на резце, резцедержателе или суппорте станка. В результате преобразования вибросигнала получается переменное напряжение разных частот и амплитуд.