6.1.4. Распознавание формы стружки

Отказ инструмента или процесса непрерывного резания может произойти вследствие образования неблагоприятной формы стружки. Образование ленточной, «шпагообразной» или путаной стружки недопустимо при автоматизированной обработке по следующим причинам:

- она может привести к выкрашиванию режущей части инструмента;

- к нарушению целостности контактных измерительных датчиков,

- снижается качество обработанной поверхности;

- затрудняется транспортирование стружки из зоны резания и из рабочей зоны станка.

Дробление на элементы чаще всего обеспечивается за счет:

- назначения режимов резания и геометрии инструмента, при которых образуется суставчатая, дробленая стружка.

- изменения направления стекания стружки с помощью стружколомающих и стружкозавивающих устройств.

На рис.6.14 показаны твердосплавные пластинки со стружкозавивающими канавками и примеры дробления ими стружки. Могут быть и другие варианты дробления.

Рис. 6.14. Твердосплавные пластинки со стружкозавивающими канавками

Однако с течением времени работы твердосплавной пластины ее передняя поверхность изнашивается. Профиль канавки изменяется и теряет способность завивать стружку. Это означает отказ технологического процесса. Критерием отказа является неблагоприятная форма стружки.

Рис.6.12. Пример диаграммы дробления стружки.

+ благоприятная форма стружки; — неблагоприятная; ┬ переходная

На диаграммах, показанных на рис. 6.12 и 6.16 видны области благоприятной, переходной и неблагоприятной (длинной, путаной) стружки.. Поиски информативных диагностических признаков велись среди таких функциональных параметров процесса резания как: три составляющие силы резания , колебания в частотных диапазонах до 1 кГц и до 20 кГц, ЭДС-резания.

Рис. 6.16. Экспериментальная диаграмма дробления стружки

Разработанные системы диагностирования носят пока экспериментальный характер, в то время как производство испытывает потребность в надежных системах диагностирования формы стружки. Длительные наблюдения за эксплуатацией токарных станков с ЧПУ показали , что весьма часты отказы (18–70%), связанные со скоплением неблагоприятной стружки в зоне обработки.

6.1.5. Алгоритм прогнозирования остаточной стойкости инструмента при его эксплуатации

Для решения поставленной задачи прогнозирования надежности инструмента при обработке следующей детали партии, то есть прогнозирования , нужно знать значение (тангенс угла наклона) в функции износа работающего инструмента, знать по какой прямой будет нарастать износ. В момент времени , например, при обработке инструментом второй детали партии, нужно измерить износ , а после задержки опроса измерительной системой при измерить износ . Тогда

,

а остаточная стойкость инструмента на любой предстоящий период его работы

,

где - предельно допускаемый износ – технологический критерий отказа инструмента, установленный в предэксплуатационый период диагностирования.

Рис. 6.23. Схема определения коэффициента и Т_ост

Однако одноразовое определение позволило бы рассчитать до отказа инструмента, лишь в том случае, если точки измеренных износов и располагались точно на прямой АВ. В действительности, измеренные в реальных условиях эксплуатации данного инструмента, они возможно относятся к неизвестной сложной кривой, которая, как показано на рис. 6.24, колеблется при установившемся износе около прямой . При расчете , на каждом временном отрезке , по существу, производятся действия линейной интерполяции – замены кривой на отрезке линейной функцией, принимающей на концах отрезка те же значения износов, что и кривая. Колебания ее вызваны; помимо указанного выше случайного характера процесса изнашивания инструмента еще и погрешностями системы изменения износа .

Рис. 6.24. Участок зависимости в стадии установившегося износа инструмента

Рис. 6.25. Информация о силе - диагностическом признаке износа резцов за время обработки 12 заготовок вплоть до катастрофического износа

При реализации действий прогнозирования износа и по данным, приведенным на рис. 6.25, получены графики нарастания износа резца за время до конца обточки каждой из двенадцати обрабатываемых заготовок. Для их получения достаточно рассчитывать значения , где n – число уже определенных значений k.

Среднее значение , рассчитанное по результатам измерений, будет с ростом приближаться к средней скорости роста износа, работающего инструмента.

Для принятия решения по обработке очередной детали необходимо, чтобы .

Исследования показали, что глубина резания в пределах изменения от 0,25 мм до 1,5 мм слабо влияет на развитие и , в то время как скорость резания существенно изменяет в уравнении .

Результаты приведенных исследований позволяют сделать вывод о том, что процедура прогнозирования , начатая при обработке резцом одной поверхности детали, может быть продолжена при чистовой или получистовой обработке тем же резцом других поверхностей с иными назначенными подачей и глубиной резания, но при неизменной скорости.

12