Способ определения износа режущих кромок инструмента

(56) Доброрез А,П., Шустер Л.Ш. Анализ закономерностей разномерного износа и шероховатости обработанной поверхностиметодом корреляции, В кн, Вопросы оптимизации процесса резания металлов. Труды УАИим,С,Орджоникидзе, вып.191971, с,101 - 107,Авторское свидетельство СССРМ. 1698701, кл, 6 01 й 3/58, 1988,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗНОСА РЕЖУЩИХ КРОМОК ИНСТРУМЕНТА(57) Изобретение относится к измерениямв машиностроении. Цель изобретения - . Изобретение отномашиностроении, воценки значения изнинструмента.Цель изобретенисти и достоверностирежущих кромок инст Заявляемый способ основан на следующих экспериментальных предпосылках, При обработке неизношенным лезвийным инструментом особенностью образующихся неровностей является наличие в профиле неровностей мощной составляющей, котоаповышение точности определения износа режущего инструмента при механообработке, Износ режущих кромок определяют по изменению шероховатости поверхности, обработанной этим инструментом, для чего обрабатывают поверхности детали инструментом до его износа, а также при различных значениях его износа. Определяют пространственно-частотный спектр неровностей ее поверхностей и мощности гармонических составляющих профиля шероховатости на участках спектра, Дополнительно определяют полосу частот составляющих профиля шероховатости, суммарная мощность которых соответствует 90;4 мощности этого профиля, которую учитывают при определении износа, 2 табл 4 ил,рая обусловлена кинематикои процесса и геометрией режущих кромок инструмента, При этом профиль представляет собой узкополосную случайную функцию, у которойспектральная плотность сосредоточена в сравнительно узком интервале частот, Таким образом можно указать такой интервал (полосу) частот Л= 1 ь - а в спектре, в котором будет сосредоточена подавляющая часть мощности профиля, например, не менее 90-950/О, Такой интервал частот 5,1 ь) спектра можно называть эффективной полосой ЬЬ,фф., а его изменение рассматривать в качестве критерия износа режущих кромок инструмента,ОЩО(ф)(0,9,0,95)ОаЫэфф, = 1 Ь 1 аПри. износе режущих кромок инструмента в профиле неровностей появляютсяновые составляющие (ниэкочастотные ивысокочастотные), обусловленные изменениямй геометрий режущих кромок, изменениями режима колебаний системы СПИД,упругих и пластических деформаций и т.д.Такие изменения профиля происходят всегда и они сопровождаются изменением эффективной полосы частот Ьэфф. профилянеровностей, 15Предлагаемый способ определения износа режущих кромок инструмента заключается в следующем,Новым неиэношенным приработаннымрежущим инструментом обрабатывают поверхность детали, измеряют шероховатостьобработанной поверхности, определяютплотность спектра мощности профиля, определяют эффективную полосу частот профиля неровностей, в которой содержится,например, 95 мощности профиля.Для определения износа инструмента,в любой момент его использования, повторяют все перечисленные операции по нахождению эффективной полосы частот 30.спектра для текущего состояния режущихкромок, О степени износа инструмента судят по разности значений эффективной полосы частот спектра профиля неровностей,П риме р реализации способа. Применение предлагаемого способа рассматривается на примере определения зависимостиизноса режущих кромок токарных проходных резцов (геометрия резцов: р= 45;(Р 1" 15; а" 10; радиус при вершине г=1 мм), 40оснащенных твердым сплавом ТТ 10 К 8 Б и,эффективной полосы частот спектра профиля неровностей.Обрабатывались в центрах. жесткие детали из стали 45 иэ одной заготовки с таврдостык НВ 200210 на токарном станкемод.16 К 20 при следующих режимах резания: скорость резания Ч - 155 мlмин; подача 8 - 0,08 мм/об, глубина резаният = 0,5 мм. Износ режущих кромок резцов 50пзо по задней поверхности измерялся с помощью большого инструментального микроскопа БМИЦ с цифровым отсчетом(дискретность отсчета 0,001 мм), Шероховатость обработанных поверхностей измерялась профилометром-профилографоммодели 252, который через аналого-цифровой преобразователь и устройство сопряжения связан с ПЭВМ "Электроника 85".Профили неровностей в виде дискретных последовательностей вводились в оперативную память ЭВМ, При обработке деталей определялось значение износа резцов и измерялись профили шероховатости, обработанных этим инструментом, поверхностей. На рисунке 1 представлены отдельные профилограммы поверхностных неровностей, полученных при обработке неиэношенным (а) и изношенным (б) инструментом с износом йэл = 0,230,25 мм. Значения параметра шероховатости Ва при обработке неизношенным и изношенным инструментом составили, соответственно 0,23 мкм и 0,22 мкм (изменение на 4.5), значения дисперсии профиля О соответственно составили 0,075 мкм и 0,078 мкм (изменение на 5,3 ИОпределялась оценка функции ПСМ профиля неровностей, по которой определялось значение эффективной полосы частот спектра профиля Л 1 эфф учитывающей не менее 90 мощности профиля, На рисунке 2 представлены графики функций ПСМ профилей неровностей поверхностей, обработанных неизношенным (а) и изношенным, (б) инструментом. Значения спектральной плотности на отдельных частотах приведены для, неизношенного и изношенного инструмента в табл.1 и 2 соответственно.Для представленных спектральных характеристик определялись параметры эффективной полосы частот(рис,За,б), которые составили 29,1 (1/мм) для неизношенного и 40,75 (1/мм) для изношенного инструмента, Изменение значения Ьэфф, при износе режущих кромок до значения Ьзп - 0,25 мм составили 11,53 (1/мм) или 39,5 6Таким образом, предлагаемый параметр Ь 1 эфф. обеспечивает повышение чувствительности на 35 по сравнению с нормируемым параметром шероховатости Й, Экспериментальные исследования проведенные для операций фрезерования, протягивания показали высокую эффективность этого способа, Главная область применения способа определения износа инструмента - обработка резанием на чистоеых режимах.Возможные пути реализации предлагаемого способа основываются нв применении современных приборов для йзмерения шероховатости профильными методами, позволяющими выполнять измерения как на станке, так и вне станка.Для реализации способа определения износа предложено устройство, блок-схема которого, представлена на рис.4. Устройство подключено к аналоговому выходу электронного блока профилографа (поз,1), ккоторому одновременно подключены блок измерения дисперсии профиля на участке профиля(2) и система полосовых фильтров (3) с центральными частотами б 1 А,.,Ь и одинаковой у всех узкой полосой пропу скания Ь . К выходам каждого фильтра подключены блоки измерения дисперсии (мощности) (4) составляющих профиля с частотами Ьть которые в свою очередь подключены к блоку (5) определения интервала 10 Ь Ь с максимальным значением дисперсии ОЬ Я Блок (6) предназначен для суммиро- вания значений дисйерсии составляющих профиля в интервале частот Ь и прилегающих к нему йнтервааахЬ -.ъ ЬЬ -1, 15 Ь+1, ЬЬ+ъ.Блок сравнения (7) подключен одновременно к выходу блока (6) и блока (2). На Выходе блока (7) Формируется значение Ь 4 ффкоторое передается навход блока (8) 20 определения износа инструмента по значе,нию Л 1 эфф,. Блок (8) может быть подключен, например, к"системе управления станка.Работает устройство следующим образом. При измерении шероховатости повер хности обработанной детали с выхода электронного блока профилографа (1) элек-, трический сигнал постоянного тока, пропорциональный измеряемым неровностям профиля, подаетея на вход блока измерения дисперсии профиля (2), в котором определяется средняя дисперсия профиля и заданная ее часть, например 90%, передается на блок сравйения (7). Одновременно сигнал с блока (1) подается на систему полосовых З 5 фильтров (3), которые осуществляют спектральный анализ профиля неровностей., В блоках(4) определяются дисперсии (мощно-: сти) выделенных спектральных составляющих. (Сумма дисперсий всех составляющих 40 профиля Р(ЬЦ = 1 п численно равна дисперсии профиля, определяемой в блоке (2). В блоке (5) определяется тот интервал 45 частот составляющих профиля, в котором значение дисперсии максимально. В окрестности этого интервала частот и определяется эффективная полоса спектра Ьтэфф,. Вг блоке (6) производится суммирование (накопление) значений дисперсии в интервалах частот в окрестности интервала Ь Ь,при этом число интервалов частот составляющих, дисперсии которых суммируют- .ся, увеличивается, а получающаяся суммасравнивается в блоке (7) с 90 дисперсиипрофиля. Процесс накопления дисперсийспектральных составляющих профиля исравнения продолжается до тех пор, поканакопленная сумма будет не меньше заданной части (90 О) дисперсии профиля ОпрЗначение Ь 1 эфф, получается какЬ тэ,фф. = Ь т х (2) + 1),где Ь т - ширина полосы фильтров, (2) + 1) -число просуммированных интервалов частот, Значение "кафф, передается в блок (8), вкотором на основе заложенной в него зависимости Ь тэфф, от износа инструмента, определяется значение износа инструмента,Положительный эффект от использования предлагаемого способа заключается ввозможности повышения точности определения износа режущего инструмента,снижении затрат, связанных с преждевременной до выработки ресурса сменой инструмента. Формула изобретения Способ определения износа режущих кромок инструмента, заключающийся в том, что обрабатывают поверхности детали инструментом до его износа, а также при различных значениях его износа, и определяют после обработки детали .пространственно-частотный спектр неровностей ее поверхностей и мощности гармонических составляющих профиля шероховатости на участках спектра, с учетом которых судят об износе, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, дополнительно определяют полосу частот составляющих профиля шероховатости, суммарная мощность которых соответствует 90 О мощности этого профиля, которую учитывают при определении износа.1817004 оставитель А, Шулепоехред М,Моргентал Шагов усти едак т твенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ои Заказ 1719 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5