Курс лекций (темы 16-19) (1252159), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Выполнение расчетов и анализ информации, имеющейся в базе данных, позволяют определить причину дефекта. Если это сделать не удается, то прибегают к помощи диагностических программ, которые разработаны для отдельных узлов станка, таких, как: привод главного движения и привода подач, узел шпинделя, система смазки и др.

Подобная диагностическая программа, опять же по телефону, передается потребителю, который проводит по ней тестирование станка. Результаты тестирования по телефону передаются фирме-изготовителю, где окончательно анализируются результаты и ставится диагноз.

Использование систем телефонной диагностики является быстрым и высокоэффективным способом решения вопросов диагностирования. Однако она пока не получила широкого распространения из-за высокой стоимости.

18.6 Порядок разработки и проведения технического диагностирования:

а) изучение исправного станка с ЧПУ, его возможных неисправностей (отказов) и признаков их проявления;

Выбор и состав системы диагностики определяется информацией о наиболее часто наблюдаемых аварийных ситуациях и их последствиях, времени простоев оборудования, стоимости запчастей и трудоемкости ремонтов, влиянии того или иного узла на качество продукции и безопасность работы персонала.

б) построение или выбор математических моделей исправного станка, на котором будет поиск неисправностей;

Диагностирование станков с ЧПУ основано на теории системного анализа сложных систем управления. Первый этап анализа – разработка иерархической структуры станка. На первом уровне иерархии выделяются формообразующая, управляющая и вспомогательная подсистемы, на втором – приводы, подсистемы программного управления, системы смены заготовки и инструмента, подачи СОЖ и т.п. Подсистемы третьего уровня – это функциональные блоки.

Далее разрабатываются математическая модель диагностирования объекта и алгоритмы принятия решений.

в) построение алгоритма диагностирования (с требуемой глубиной поиска дефектов) путем анализа модели станка или его узла и его неисправных модификаций.

Для наиболее быстрого определения причин отказа широко используется так называемое граф-дерево ошибок. Для его построения необходимо составить перечень: основных элементов и узлов станка; действий, которые должны быть правильно выполнены; повреждений, в результате которых станок не может правильно выполнить то или иное действие; условий работы, вызывающих повреждение.

Повреждения и их причины рассматриваются как происшествия. Они могут быть записаны в виде соответствующего графа, ветви которого описывают существующие причинно-следственные связи. На основе графа можно определить, какие причины вызвали наблюдаемую ошибку.

Для диагностики состояния элементов и узлов станка могут быть использованы так называемые экспертные системы.

г) доработка конструкции станка и его узлов, обеспечивающая их контролепригодность в соответствии с требованиями алгоритма диагностирования, оснащение необходимыми ИП;

д) разработка или выбор средств диагностирования, обеспечивающих реализацию заданного алгоритма с требуемыми показателями.

Тема 19. Системы измерения и контроля износа и поломки режущих инструментов.

19.1 Режущие инструменты являются важной составляющей частью технологической системы, построенной на основе применения станков с ЧПУ.

Особенности работы РИ:

1. Безлюдное производство, когда очень мало обслуживающего персонала.

2. Обработка заготовок на максимально возможных режимах резания (с целью повышения производительности).

3. Очень малый срок службы РИ по сравнению со станком с ЧПУ. Это требует повышенного контроля за РИ и частой его замены из-за износа (а иногда и из-за поломки).

4. Износ РИ влияет на точность обработки заготовки. Поломка РИ может привести к браку изготавливаемых деталей, а иногда и к поломке узлов станка.

Указанные особенности РИ и условий их эксплуатации требуют проведение разработки и применения систем контроля их износа и поломки.

19.2 Характеристика работы и износа РИ.

Циклы работы и износа РИ показаны на рис. 19.1.

1. РИ имеет стойкость в пределах 40-60 мин;

2. Стойкость одинакового РИ может быть разной из-за ряда причин (качество несущей части инструмента, способ его заточки, условия эксплуатации и др.)

3. При постоянном присутствии у станка оператора, он следит за износом РИ визуально, измеряет детали с целью определения недопустимого износа. Может судить об износе по звуку при обработке заготовки.

Указанные обстоятельства требуют применения специальных способов и систем измерения износа и поломки РИ с целью его своевременной подналадки или замены.

19.3 Контроль и измерение износа РИ может проводиться:

1. Измерение самого РИ

2. По обработанной детали

3. По виду получаемой стружки

4. По характеру протекания процесса обработки

5. Измерение износа косвенно через измерение силы резания, M_кр, температуры нагрева, вибраций и др.

Контроль износа РИ может проводиться непосредственно во время обработки заготовки и после обработки.

Могут быть контактные и бесконтактные способы измерения.

Измерения могут быть основаны на применении:

- оптических

- электрических

- механических

- виброакустических

- пневматических

- индуктивных и др.

Прием и обработка сигналов измеряемых параметров может осуществляться постоянно и периодически.

19.4 Контроль состояния РИ важен с точки зрения:

1. Определение величины износа, недопущение критического износа и проведение, если возможно, подналадки РИ или его замены аналогичными РИ.

2. Определение поломки РИ (особенно осевого) с целью предотвращения брака обработки и даже возможной поломки механизмов станка.

Применяются два способа диагностирования инструмента: пассивный и активный.

В первом случае (рис. 19.2) с помощью специального счетчика измеряется фактическое время работы режущего инструмента, и после установленного промежутка режущий инструмент заменяется.

В этом случае, учитывая отсутствие точного значения периода стойкости режущего инструмента, его могут заменить раньше времени или наоборот, слишком поздно, когда наступит его критический износ или вообще поломка.

При активном способе (рис. 19.3) измерение состояния режущего инструмента может проводиться специальным измерительным щупом или косвенно через измерение силы резания, крутящего момента на шпинделе или осевой силы на ходовом винте привода подачи.

Применение измерительного щупа позволяет:

а) контролировать размеры режущего инструмента как в начале обработки (определение его фактического положения), так и величины его износа.

б) проводить контроль возможной поломки режущего инструмента. Недостаток данного способа – простои станка во время измерений.

Контроль состояния режущего инструмента косвенным способом – путем измерения силы резания, крутящего момента или осевой силы (на шпинделе, на ходовом винте привода подачи и др.) позволяет оценивать его состояние во время работы станка. При этом определяется и учитывается действительный период стойкости конкретного режущего инструмента.

При косвенном измерении крутящего момента М_кр или осевой силы Q_осев применяются тензометрические подшипники, устанавливаемые в опорах шпинделя или ходового винта.

Такие подшипники производит, например, фирма «Promess».

Кроме этого, применяются различные динамометры, устанавливаемые в резцедержках, в револьверных головках, на стенах столах станков.

При диагностировании путем потребляемой мощности в электродвигателях приводов необходимо учитывать, что в этом случае измеряется мощность , затрачиваемая на процесс резания, плюс мощность холостого хода.

При использовании таких методов, используется заранее найденная зависимость, по которой определяется момент смены инструмента (рис. 19.4).

При такой системе контроля исключается поломка инструмента и используется весь его реальный ресурс стойкости. Недостатком является косвенный способ определения износа инструмента, что может приводить к определенным погрешностям.

19.5 Контроль поломки осевого РИ.

Поломка инструмента надежно определяется, если измерения проводят в перерывах между рабочими операциями.

При этом используют механические щупы, оптические, пневматические или индуктивные датчики, которые фиксируют наличие или изменение геометрической формы инструмента, на основании чего констатируют его исправность или неисправность.

На рис. 19, а показана система, состоящая из двух микровыключателей, которые нажимаются сверлом. В момент включения первого из них регистрируется положение сверла. Затем сверло опускается ниже и срабатывает второй датчик, и снова фиксируется положение сверла. Полученных данных вполне достаточно для того, чтобы с большой точностью определить поломку сверла или неверную установку его на глубине.

На рис. 19, б представлена система ощупывания с помощью измерительной головки, которая располагается под углом 90^o к оси обрабатывающего инструмента (сверла). Чувствительный наконечник устанавливают так, чтобы он взаимодействовал с режущей кромкой сверла, либо его располагают на боковых режущих кромках сверла. В первом случае можно определить как поломку сверла, так и износ его режущих кромок, во втором случае – износ инструмента по диаметру. Точность измерения измерительной головкой достигает 10 мкм.

При изготовлении печатных плат проводится сверление отверстий диаметром менее 1 мм. Использование измерительной головки в этом случае невозможно. На рисунке 19, в представлена система, которая позволяет контролировать сверла любого диаметра. Система состоит из источника света и фотодиода, которые расположены по разные стороны от сверла. Контроль инструмента проводится перед началом рабочего хода (инструмент находится в рабочем положении). Луч света от осветителя попадает на фотодиод. Если на его пути находится сверло, то освещенность фотодиода резко уменьшается. Это позволяет диагностировать поломку сверла.

Описанные выше три системы имеют недостаток в том, что измерения проводятся тогда, когда инструмент установлен в шпинделе, а это значит, что время измерений увеличивает продолжительность обработки детали, т.е. производительность станка снижается. На рис. 19, г представлена система, которая проводит измерение режущего инструмента, когда он находится в магазине инструментов, что очень удобно, так как деталь в это время обрабатывается другим инструментом. Данная система также оптического типа. Инструмент устанавливается в исходное положение и освещается лампой светового потока. Луч света от нее через объектив и диафрагму падает на чувствительный линейный элемент. Инструмент является причиной образования тени, которая воспринимается чувствительным линейным элементом, что позволяет оценить его длину. Точность измерения достигает 1 мм, а этого вполне достаточно, чтобы установить поломку сверла.

Характеристики

Список файлов лекций