Способ определения эксплуатационной характеристики абразивного инструмента

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 011 НРЫТИЙ(54)(57) 1.СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АБРАЗИВНОГО ИНСТРУМЕНТА, заключающийсяв том, что измеряют физический параметр инструмента связанный с егоэксплуатационной характеристикой,строят кривые его изменения в зависимости от изменения последней ипо полученным зависимостям определяют искомую величину, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности и автоматизации про- .цесса определения твердости абразивного инструмента, в качестве фи 80,.14 7 6 А зического параметра берут относительную диэлектрическую проницаемость материала инструмента, а измерение производят в диапазоне частот 10-107 Гц.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что шлифовальный круг помещают между обкладками конденсаторного датчика, являющегося элементом частотно-зависимой системы измерительного генератора, вращают круг со скоростью 10-20 об/с, осуществляют частотное детектирование напряжения генератора и выделяют из полученного сигнала среднее, максимальное и минимальное значения, после чего определяют среднюю твер" дость и перепад твердости в круге3. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью опреде" ления структуры абразивного инстру" мента, дополнительно измеряют тангенс угла диэлектрических потерь при постоянной величине напряженности поля в материале инструмента в пределах 120-150 В/см.35. Изобретение относится к производству абразивного инструмента иможет быть использовано для определения твердости и структуры абразивного инструмента, являющихся важными эксплуатационными характеристи" 5ками.Известен способ определения эксплуатационной характеристики абразивного инструмента, заключающийся втом, что измеряют физический пара-.метр инструмента (скорость распространения акустических волн), связанный с его эксплуатационной характеристикой, строят кривые его измененияв зависимости от изменения последней 15и по полученным зависимостям определяют искомую величину 13.Недостатком известного способаявляется трудоемкость процесса измерения и невозможность в связи сэтим автоматизации процесса измерения. Кроме того, точность изме.рения известным способом невелика.Цель изобретения - повышениеточности и автоматизация процессаопределения твердости и структурыабразивного инструмента.Поставленная цель достигаетсятем, что по способу определенияэксплуатационной характеристики абразивного инструмента, заключающемуся ЗОв том, что измеряют физический параметр инструмента, связанный с егоэксплуатационной характеристикой,строят кривые его изменения в зависимости от изменения последней ипо полученным зависимостям определяют искомую величину, в качествефизического параметра берут относительную диэлектрическую проницаемость материала инструмента, а изме" 4 О рение производят в диапазоне частот107 РцПри определении твердости шлифовального круга последний помещают между обкладками конденсаторного 4 датчика, являющегося элементом частотно-зависимой системы измерительного генератора, вращают круг со скоростью 10-20 об/с, осуществляют частотное детектирование напряжения генератора и выделяют из полученного сигнала среднее, максимальное и минимальное значения, после чего определяют среднюю твердость и перепад твердости в круге.При определении структуры абразивного инструмента дополнительно измеряют тангенс угла диэлектрических потерь при постоянной величине напряженности поля в материале инструмента в пределах 120-150 В/см. 60Возможность определения твердости, абразивных инструментов измерением относительнс)й диэлектрической проницаемости материала инструмента обусловливается тем, что твердость инст- Я рументов определяется количеством и свойствами связки, а указанные параметры, в свою очередь, тесно связаны с диэлектрической проницаемостью. Измерение диэлектрической проницаемости может осуществляться бесконтактными методами,на результат измерений не влияют форма и размеры инструмента, за исключением одного размера - высоты инструмента в месте измерения конденсаторным датчиком. Этот размер легко определяется и учитывается в процессе измерений.На фиг.1 показана блок-схема, лабораторной установки, реализующей предлагаемый способ при определении твердости шлифовального круга; на фиг,2 кривые, описывающие зависимость между диэлектрической проницаемостью круга и глубиной лунки, создаваемой пескоструйным прибором, который использован для определения твердости круга при построении графиков;,на фиг.3 блок-схема лабораторной установки, реализующей предлагаемый способ.при определении структуры абразивного инструмента; на фиг.4 - пример реализации способа определения структуры абразивного инструмента.Лабораторная установка для определения твердости круга содержит привод 1 вращения контролируемого круга,.конденсаторный датчик 2, измерительный генератор 3, частотный детектор 4 .ивольтметр 5.При вращении контролируемого круга приводом 1 внутри датчика 2 оказываются попеременно участки круга с различной твердостью и, следовательно, с различной величиной диэлек трической проницаемости. Это приводит к периодическому изменению емкости датчика 2, включенного в колебательный контур измерительного генератора 3. В результате колебания генератора 3 модулируются по частоте, причем глубина модуляции определяется перепадом твердости в контролируемом .круге. Напряжение генератора 3 детектируется частотным детектором 4, к выходу которого подключен вольтметр 5. Устанавливая соответствующий режим измерений, определяют максимальное, минимальное и эффективное значения напряжения на детекторе 4 с помощью вольтметра 5.Максимальное положительное значение напряжения соответствует максимальной частоте генератора 3, т,е. минимальной емкости датчика 2 и, следовательно, минимальной твердости круга. Максимальное отрицательное напряжение соответствует минимальной частоте генератора 3, т.е. максимальной емкости датчика и,. следовательно, максимальной твердости круга.Одновременно с измерением диэлектрической проницаемости производят1142776 1 Диэлектрическаяпроницаемость Ч =40 Е Ч=60 10,3 9,5 8,5 3,0 9,3 8,5 7,5 3,1 8,4 7,6 6,6 3,2 5,9 7,5 6,7 3,3 6,5 6,0 5,2 3,4 5,8 5,2 4,6 3,5 5,1 4,5 3,8 3,6 4,4 3,8 3,3 3,7 3,8 2,7 3,8 2,8 2,2 3,9 2,8 2,4 1,8 4,0 2,4 2,0 1,4 4,1 20 1,7 1,2 4,2 1,8 1,5 1,0 4,3 1 гб 0,9 4,4 измерение твердости инструмента пескоструйным методом, по полученным данным строят кривые .изменения диэлектрической проницаемости материала круга в зависимости от изменения твердости круга (глубины лунки). Кривые строят с учетом объема зерна Ч в круге.Результаты измерений показывают, что при постоянстве содержания зер" на в круге имеется вполне определенная и однозначная зависимость между глубиной лунки, создаваемой пескоструйным прибором, и диэлектрической проницаемостью. Получив зависимость между глубиной лунки и диэлектрической проницаемостью, определяют твердость кру;а по полученной величине диэлект" рической проницаемости. Для опредепения твердости конкретного инстру" ента измеряют с помощью выаеуказанного устройства диэлектрическую щро" ницаемость и.по графику, изображенному на фиг.2, определяют глубину лунки, прямо пропорциональную твер," дости,Результаты измерений приведены втаблице. Глубина лунки, мм, приЧ =50%Лабораторная установка для определения структуры абразивного инструмента включает высокочастотный генератор 6 (типа Г 4-116) с выходнымусилителем и аттенюатором 7, мост 8(типа ЯЮМ -2-2 ВГТ), вольтметры 9 5и 10 с высоким входным сопротивлением (типа Е 9-14), конденсаторныйдатчик 11.,Цля измерения величин диэлектри"ческой проницаемости и тангенса угла 10диэлектрических потерь производятпоследовательно следующие операции.Помещают контролируемое изделие .между пластинами конденсаторногодатчика 11 и предварительно с помощью аттенюатора 7 устанавливаютна пластинах датчика напряжение, со"огветствующее выбранной величине напряженности поля в материале. Контрольэтого напряжения осуществляют с помощью вольтметра 10. Уравновешиваютмост 8 по активной и реактивной составляющим сопротивления, добиваясьминимума показаний вольтметра Э,Проверяют по вольтметру 10 величину нап 25.ряжения на пластинах датчика 11 приуравновешенном состоянии моста 8.При отклонении этой величины от установленного значения восстанавливаютего с помощью аттенюатора 7,По вольтметру 9 проверяют сбалансированностьмоста 8 и при необходимости производят повторное уравновешивание.По лимбам рукояток моста 8 определяют величину емкостного и активного сопротивления материала изделия и З 5с учетом известных параметров датчикапроизводят пересчет полученных величин в значения относительной диэлектрической проницаемости и тангенсаугла диэлектрических потерь. 40В процессе измерений частоту генератора устанавливают равной 1 МГц,а напряженность поля в датчике130 В/см,45Согласно способу измеряют диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь и строяткривые изменения диэлектрической проницаемости (сплошные линии) и тангенса угла диэлектрических потерь(пунктирные линии) в зависимости отсоотношения компонентов структурыинструмента (Ч - материал, Ч - связка) на диаграмме состава инструмента.Затем для определения структуры конкретного инструмента измеряют диэлектрическую пРоницаемость И тангенс угладиэлектрических потерь переносят надиаграмму состава абразивного инструмента, проектируют точку пересечения 60;эокривых диэлектрической проницаемости Я ) и тангенса угла диэлект"рических потерь (Сд") на оси Ч иЧ, иопределяют состав инструментаЯ оЧ. 65 Выбор, указанного выше частотногодиапазона измерений обусловлен следующими соображениями.При частотах, меньших 10 Гц, зависимость диэлектрической проницаемости материала абразивного инструмента от частоты имеет сравнительнокрутой участок. Работа на этом участке может привести к существеннойнестабильности результатов измерений.В связи с тем, что емкость конденсаторных датчиков, применяемыхдля таких измерений, сравнительномала (как правило, не превышает100 пФ), получение точных результа-.тов и хорошей разрешающей способности на более низких частотах весьмазатруднительно, особенно при использовании резонансных методов, весьмаэффективных в данном случае,При частотах выше 10 Гц практическая реализация измерений впроизводстве)ных условиях затруднительна, в особенности, если измерения должны производиться на реальных изделиях, а не на специальноподготовленных образцах.Необходимость ограничения скорос"ти круга, с одной стороны, обуслов-лена трудностями обработки медленноменяющихся сигналов в преобразователе и сложностью визуализации такихсигналов с помощью осциллографов, а,с другой стороны, вызвана стремлением упростить защитные устройства иограничениями рабочей скорости инструмента.Необходимость измерения тангенсаугла диэлектрических потерь при постоянной величине напряженности поляв материале и ограничение возможныхзначений этой величины интервалом.120-150 В/см вызваны следующими причинами.Материалы, из которых изготавлива.ется абразивное зерно, обладают полупроводниковыми свойствами. Удельная проводимость зерна при изменениинапряженности поля от 5 до 250 В/смизменяется примерно на два порядка.Поскольку величина тангенса угладиэлектрических потерь определяетсяпроводимостью материала, необходимость проведения измерений при пос"тоянной величине напряженности поляочевидна.Как показывают результаты исследований, зависимость проводимостиабразивного зерна от напряженностиполя близка к экспоненциальной, причем крутая ветвь экспоненты располагается в интервале напряженностидо 100 В/см. Напряженностям в интервале 126-250 В/см соответствуетсравнительно пологий участок харакгеристики, следовательно, для обеспечения, большей точности измерения,5 целесообразно производить при напряженностях, больших 120 В/см.Результаты исследований показывают также, что величина тангенса угла диэлектрических потерь абразивных материалов при малых напряжен.ностях не превосходит, как правило, 0,003-0,005, т.е. находится в облас ти значений, точное измерение которых затруднительно. При напряженностях, больших 120 В/см, эта величина увеличивается на один-полтора порядка и переходит в область значений, измерение которых не представЛяет сложностей. Следовательно, измерение тангенса угла диэлектрических потерь целесообразно при напряженностях, больших 120 В/см. Применение напряженностей, больших 150 В/см, не дает особых преимуществ в сравнении с диапазоном 120-150 В/см, но требует существенных усложнений приборов в части повышения прочности изоляции и обеспечения требований техники безопасности.Предлагаемый способ позволяет повысить то"ность определения твердости и структуры инструмента путем снижения трудоемкости и временных затрат на проведение измерений,позволяет заменить используемый в настоящее время пескоструйный метод контроля твердости, имеющий ряд серьезных недостатков, Более точное распределение инструмента по твердости позволяет по данным технологических исследований повысить стойкость инструмента в среднем на 20 и исключить прижоги на обрабатываемых поверхностях.Кроме того, предлагаемый способ позволяет автоматизировать технологический процесс неразрушающего контроля абразивного инструмента в массовом количестве. Тем самым исключается ручной труд на операции массового контроля и снижается трудо.емкость процесса..4/5 филиал ППП Патент, г.ужгород. Ул,.Проектная каэ 711/39ВНИИПИ Гопо делам113035 Тир арственно зобретени осква, Жж 897 о комитета ССС и открытий 5, Раущская на