УСТРОЙСТВО НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ РЕЖУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА

Полезная модель относится к области абразивной обработки и может быть использована при шлифовании шеек коленчатых валов и других деталей класса «вал». В процессе обработки под действием сил резания и высоких температур, а также в результате химического воздействия абразивных зерен на обрабатываемую поверхность происходит изменение первоначальной геометрической формы и режущих свойств абразивного круга. Обработка абразивным инструментом с изменившимися параметрами приводит к снижению качества обработки.
Известно устройство для контроля режущей способности абразивного круга, которое содержит датчик положения и датчик акустических колебаний, которые расположены на защитной кожуре круга в плоскости симметрии последнего, перпендикулярной плоскости резания. Датчик акустических колебаний расположен на кратчайшем расстоянии от плоскости резания с возможностью взаимодействия с поровым пространством круга посредством выполненного в торцовой плоскости планшайбы канала. Микропроцессор служит для преобразования полученных сигналов с датчика акустических колебаний и датчика положения в сигналы управления исполнительными механизмами станка. Устройство повышает надежность и быстродействие контроля режущей способности абразивного круга (патент РФ №2116185 МПК В24В 55/00).
Недостатком этого способа является то, что датчик акустических колебаний закреплен на кожухе круга, который воспринимает вибрацию и колебания от электродвигателя привода шлифовального круга, в результате чего получаемый сигнал будет иметь большие погрешности и мало информативен к режущей способности абразивного круга.
Технический результат полезной модели направлен на повышение качества обработки деталей класса «вал» на круглошлифовальных станках путем повышения точности контроля режущей способности абразивного инструмента.
Технический результат достигается тем, что в процессе шлифования осуществляется непрерывный контроль режущей способности абразивного инструмента. Анализ регистрируемого сигнала позволяет определять момент предельного состояния абразивного круга, при котором дальнейшая обработка приведет к дефектам на поверхности детали.
Отличительными признаками является то, что состояние режущей способности круга контролируется непрерывно с помощью датчика акустической эмиссии (АЭ). Контакт упорной части люнета с обрабатываемой поверхности и характеристики акустико-эмиссионной аппаратуры позволяют получать более достоверный сигнал, характеризующий состояние абразивного инструмента и качество обработки.
Явление возникновения и распространения упругих колебаний (акустических волн) в различных процессах называется акустической эмиссией. Это явление исследовано В.Н. Подураевым, А.А. Барзовым, В.А. Гореловым, и получены регрессионные модели параметров АЭ сигнала при обработке металлов резанием.
Датчики АЭ являются важнейшими элементами системы акустико-эмиссионного неразрушающего контроля. Датчики АЭ преобразует акустический сигнал АЭ-процесса в электрический сигнал, параметры которого используются для оценки состояния объектов технологических систем.
Предлагаемое устройство непрерывного контроля режущей способности абразивного инструмента заключается в следующем.
Процесс шлифования поверхности детали (Фиг. 1) осуществляется на специализированном круглошлифовальном станке модели 3Д423 (1), для перешлифовки шеек коленчатых валов на его станину устанавливается люнет (2) с датчиком АЭ марки GT-301 (3). Получаемый сигнал через предусилители поступает на модуль сбора и формирования АЭ модели A-Line 32D (4). Регистрация сигнала осуществляется на мониторе (5) в виде осциллограмм (фиг. 5), отображающих характер взаимодействия поверхностей в процессе шлифования.
Датчик АЭ, фиг. 2, состоящий из керамического преобразователя (6), смолы (7), корпуса датчика (8), металлического кожуха (9), акустического поглотителя (10), электрического кабеля (11), крепится с помощью магнитного держателя, фиг. 3, состоящего из магнитов (12), корпуса (13), упора (14), к упорной планке люнета (15) фиг. 4.
Кроме того, достоверность регистрируемого сигнала повышается путем фильтрации от посторонних шумов технологической системы. Для устранения или минимизации влияния акустических помех обусловленных работой других сопряжений, используют различие амплитудных распределений сигналов АЭ исследуемого объекта от объекта создающего помеху. Как правило, амплитуда импульсов АЭ от помех значительно меньше, чем от исследуемой в результате затухания акустического сигнала при распространении. Для отделения таких помех в тракт прохождения сигналов включают дискриминатор уровня сигналов, пропускающий на выход лишь те сигналы, амплитуда которых превосходит заданный уровень дискриминации.
На фиг. 5 представлены амплитудно-частотные характеристики при шлифовании цилиндрической заготовки, из которых на первом интервале наблюдается незначительное возрастание амплитуды, связанное с приработкой круга, далее второй интервал нормального резания и третий интервал - снижение режущей способности, характеризующееся возрастанием амплитуды АЭ сигнала. Шлифование затупившимся кругом приводит к снижению качества обработки (погрешность, выходящая за поле допуска, прижоги и другие дефектные явления), приводящее к браку. Кроме того, представленные моды амплитудно-частотных характеристик при различной поперечной подаче шлифовального круга позволяют определить оптимальный режим обработки.