68
деталей. Для достижения поставленных задач необходимо постоянно
контролировать состояние технологического оборудования, которое используется
при изготовлении деталей приборов, механизмов и машин. Необходимость
интенсификации процесса металлообработки
приводит к расширению
применения станков с числовым программным управлением (ЧПУ), а также к
применению многофункциональных станков типа "обрабатывающий центр", на
основе которых создаются автоматизированные участки, управляемые от ЭВМ. В
силу этого возникает необходимость в устройствах контроля процесса резания,
которые не зависят от вида инструмента, который применяется. Как правило,
количество видов инструмента находится в пределах от 10 до 30 наименований.
При этом процесс резания является сложным комплексом физико-
химических явлений, таких как механических, тепловых, электрических,
диффузионных, адгезионных и др., которые
возникают в результате
взаимодействия инструмента с деталью.
На поверхности контакта инструмента с деталью происходят изменения
состояния внутреннего движения атомов и молекул, что и определяет
электромагнитные явления. В результате этого на контактных поверхностях
совершаются сложные реакции перемещений, разложений и соединений
микрочастиц. Любая материальная система всегда стремится к состоянию,
которое характеризируется минимумом энергии. Так как процесс резания это
прежде всего процесс разрушения, сопровождающийся переходом элементарных
частиц из состояния с большим значением энергии в
состояние с меньшим
значением энергии, то выделяется на первом этапе взаимодействия часть
избыточной энергии в виде упругих и электромагнитных волн, а также в виде
электрической энергии.
В результате пластической деформации при резании атомы, находящиеся в
момент перескока в ядре дислокации, совершают колебания, что сопровождается
излучением электромагнитных волн. С другой стороны колебания атомов
приводят к появлении так называемых «активных центров» с пониженной
работой выхода электронов в окрестностях дефектов структуры. При этом
некоторые электроны выходят на границу раздела «инструмент-деталь»,
появляется
разность
электрических
потенциалов
между
контактными
поверхностями, что сопровождается генерированием электрических сигналов.
На основании рассмотрения процесса резания на микроструктурном уровне
можно сделать вывод о том, что процесс стружкообразования сопровождается
генерированием электрических сигналов и электромагнитным излучением. В
связи с этим электрические сигналы и электромагнитное
излучение из зоны
резания должны нести информацию о процессах, происходящих на контактных
поверхностях режущего инструмента с обрабатываемой деталью. Поэтому,
измерение
в
процессе
резания
электрических
сигналов
и
потока
электромагнитного излучения из зоны резания, например, в инфракрасной
области спектра, позволяет создать систему контроля работоспособности
режущего инструмента.
69
Для фиксации и измерения электрических сигналов и потока
электромагнитного излучения используют устройство для измерения ЭДС
резания без применения токоснимателя, изоляции инструмента и детали, от массы
станка, которое позволяет широко использовать
его в производственных
условиях.
Данное устройство состоит из магнитного торроидального ферритового
сердечника, установленного непосредственно в резцедержателе, что охватывает
державку режущего инструмента. Катушка обмотки установлена на другом конце
магнитного сердечника, возникающая в процессе резания ЭДС, вызывает
протекание в системе переменного тока, при этом саму систему можно
представить в виде одного витка первичной обмотки.
Переменный ток, который
протекает по режущему инструменту, наводит переменный магнитный поток в
сердечнике. При измерении используют режим холостого хода трансформатора
тока. В этом режиме магнитный поток увеличивается в результате отсутствия
тока размагничивания, которое в свою очередь резко увеличивает ЭДС во
вторичной обмотке. Электродвижущая сила, которая
возникает во вторичной
обмотке, зависит от конструктивных параметров сердечника, числа витков
вторичной обмотки, силы тока, который протекает по резцу и частоты изменения
магнитного потока. Величина частоты изменения магнитного потока
пропорциональна частоте изменения тока и соответственно ЭДС резания.
В качестве второго параметра системы контроля используют инфракрасное
излучение из зоны контакта резец-заготовка. ИК спектры выпускают
возбужденные атомы или ионы при переходах между близко расположенными
электронными уровнями энергии, что в нашем случае и происходит в результате
адгезии. Для контроля ИК излучения рабочей зоны используют приемники ИК
излучения, например , TSOP 4038, TSOP 58038, TSOP 5038, у которых есть
цифровой выход и постоянный
коэффициент усиления, который обеспечивает
стабильность порога срабатывания датчика и его рабочей дальности действия.
Сигнал из приемника ИК излучения поступает в цифровой блок обработки
информации для сохранения и последующей обработки. Путем сравнения
допустимых значений специализированной базы данных со значениями в
соответствующих местах измерения рабочей зоны определяется критическим
уровнем износа.
Система контроля режущего инструмента состоит из устройства 1 (рис.23.1)
измерения ЭДС резания и устройства 2 измерения потока инфракрасного
излучения из зоны резания, которые параллельно подключены через усилители 3
и 4 электрических сигналов к датчику качания 5 и датчику 6 износа режущего
инструмента. Первый выход датчика 5 касания и датчика 6 износа инструмента
подключены к блоку 7 управления приводом подачи металлорежущего станка.
Второй выход датчика 5 касания подключен к входу блока 8 «конец введения»
устройства числового программного управления.
70
Рис.23.1. Блок-схема системы контроля процесса обработки деталей в условиях
автоматизированного производства
На выходе датчика износа формируются сигналы
при условии достижения
режущим инструментом величины критического износа. В датчике износа
происходит сравнение интегрального уровня сигнала, заданного на цифро-
аналоговом преобразователе и соответствующей величине критического износа
режущего инструмента.
Do'stlaringiz bilan baham: 
