СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ЦИКЛИЧЕСКИХ МАШИН - МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ ФАЗОХРОНОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

-4
Способ диагностирования циклических машин - металлорежущих станков фазохронометрическим методом, включающий: предварительное определение перечня диагностируемых параметров и возможных дефектов машины и структурное разбиение машины на части, критически важные для диагностирования параметров и возможных дефектов; разбиение рабочего цикла машины и ее частей на отдельные фазы; составление со степенью подробности, необходимой для прецизионного определения величин диагностируемых параметров и возможных дефектов, математических моделей рабочего цикла частей машины и их взаимодействия в фазохронометрическом представлении для взаимосвязи результатов измерений с соответствующими процессами или фазами цикла в работающих частях машины; установку в частях машины прецизионных (с относительной погрешностью не более 10%) хронометрических датчиков фаз рабочего цикла, выходы датчиков связаны с блоком обработки сигналов их измерений, в блоке также установлены рабочие программы математических моделей рабочего цикла частей машины и их взаимодействия для последующей обработки результатов измерений, при этом расположение датчиков в машине обусловлено конструкцией частей машины, а места установки датчиков определяют с точки зрения получения наиболее полной информации о работе частей машины; прецизионные измерения указанными датчиками интервалов времени фаз рабочих циклов частей машины и их взаимодействия с представлением обработанной измерительной информации в едином метрологическом формате на всех этапах жизненного цикла машины и в математическом моделировании рабочих циклов частей машины и их взаимодействия, а именно: получение массивов данных, образованных сериями измеренных последовательно, т.е. без пропусков, рядов интервалов времени фаз в едином опорном времени; в ходе обработки результатов измерений выполняют уточнение величин параметров, входящих в математические модели, на соответствие текущему техническому состоянию машины, а затем по результатам имитационного моделирования с использованием уточненных моделей и с последующей математической обработкой определяют величины диагностируемых параметров и возможных дефектов машины, по которым оценивают текущее техническое состояние машины; первичный анализ рядов сигналов датчиков заключается в построении и сопоставлении массивов рядов прецизионных интервалов времени на разных временных промежутках; вторичный анализ - статистическая математическая обработка методами, признанными оптимальными для обработки сигналов прецизионных интервалов времени с учетом нюансов соответствующего класса диагностируемых циклических машин: корреляционный анализ хронограмм вращения; спектральный анализ хронограмм вращения; кросс-спектральный анализ; преобразование Фурье; и/или анализ трендов; режимный и «сезонный» анализ (в зависимости от загрузки оборудования, сложности обработки материалов, времени работы); имитационные хронограммы и производные из них частотные спектры, полученные в результате вычислительного эксперимента, сравнивают с экспериментальными графиками; критерии сравнения экспериментальных и имитационных графиков - в первую очередь математические (разброс диапазона значение, тренд замедления или ускорения, выход на установившемся режиме за пределы поровых значений); данные экспериментальных хронограмм в первую очередь используют для уточнения параметров используемых математических моделей диагностируемой циклической машины и дальнейшей аппроксимации имитационных результатов, отличающийся тем, что в металлорежущих станках в перечень диагностируемых параметров и возможных дефектов машины включают: дефекты изготовления станка и его элементов; дефекты сборки после ремонта или монтажа отдельных элементов; изношенные, сломанные, плохо закрепленные детали и элементы станка; определение и измерение небаланса в станке; динамические параметры и геометрические характеристики металлорежущего станка; физико-механические свойства элементов станка; характеристики приспособлений для закрепления детали и инструмента; параметры обработки (скорость резания, подача, глубина резания); идентификацию выходного и входного контроля технологического оборудования (станка) путем сравнения результатов измерения фазохронометрической системой на определенном станке при предъявительских испытаниях готовой продукции (на заводе-изготовителе) и входном контроле (у потребителя продукции); при этом критически важными структурными узлами станка признают следующие: у станка с горизонтальной осью вращения шпинделя: асинхронный двигатель с коробкой скоростей станка или мотор-редуктор; шпиндельный узел станка с заготовкой в патроне шпинделя; заднюю бабку станка; суппорт с режущим инструментом; у станка с вертикальной осью вращения шпинделя: асинхронный двигатель с коробкой скоростей станка или мотор-редуктор; шпиндельный узел станка; режущий инструмент в шпинделе; заготовка в тисках; места установки хронометрических датчиков определяют с точки зрения получения наиболее полной информации о работе базовых узлов станка и конструкции станка, а именно: измерение параметров вращения асинхронного двигателя (установка со стороны двигателя); измерение параметров вращения коробки скоростей станка (датчики на входном и выходном валу коробки); измерение износа зубчатых колес коробки скоростей (датчики на каждом зубчатом колесе в коробке скоростей); измерение параметров вращения шпинделя (датчик на выходе шпинделя, чаще всего в местах закрепления режущего инструмента или заготовки - патроны трехкулачковые, цанговые и т.п); измерение параметров и исследование процесса резания (датчики со стороны задней бабки); измерение параметров обработки, износа режущего инструмента и т.п. (датчики в соответствующих сечениях заготовки); особенности установки хронометрических датчиков на станки с вертикальной и горизонтальной компоновкой шпинделя связаны с особенностями процесса резания, конструктивными элементами станков, различиями в параметрах жесткости и геометрии; циклическую работу станка разбивают на следующие базовые фазы цикла: включение/пуск станка; работа станка в режиме холостого хода на разных скоростях вращения; врезание режущего инструмента в материал заготовки; процесс обработки детали (резания) на разных режимах (глубина, подача, скорость вращения шпинделя); отрезание заготовки режущим инструментом; критический износ режущего инструмента при приближении к максимальному нормативному времени работы режущего инструмента или ускоренном износе; выход инструмента из заготовки; остановка станка; математические модели узлов станка и взаимодействия узлов для каждой фазы представлены в виде систем нелинейных дифференциальных уравнений, содержащих в виде коэффициентов сосредоточенные или распределенные параметры системы, такие как моменты инерции, жесткости, коэффициенты внутреннего и внешнего трения, геометрию и материал режущего инструмента, материал и форму заготовки, внешние условия (температура, влажность), характеристики асинхронного двигателя, передаточные отношения коробок скоростей; особенности математических моделей станков с вертикальной и горизонтальной компоновкой шпинделя выражаются в записи исходных уравнений системы, связанных в первую очередь с влиянием силы тяжести и изменением направления изгибно-крутильных колебаний системы.