Виброакустическая диагностика фрезерования концевыми фрезами

Внедрение: 2015 г.

Молодыми специалистами из Донского государственного технического университета была проведена работа по измерению вибраций, сопровождающих процесс фрезерования, с помощью виброакселерометров [1]. В статье приведены простые алгоритмы преобразования последовательностей вибрационных ускорений в вибрационные смещения, что позволяет в процессе фрезерования определять периодические упругие деформации инструмента относительно заготовки. 

Экспериментальные исследования вибраций обрабатываемой заготовки выполнены на станках ФП‑17МН и МВ‑46VAE. 

Виброускорения определялись в двух ортогональных направлениях. Также измерялись угловые перемещения шпинделя с помощью оптического цифрового измерительного устройства с количеством импульсов на одном обороте, равном 2048, и крутящий момент, который определялся по текущему значению мощности асинхронного двигателя шпинделя. Мощность определялась на основе операции скалярного перемножения тока двигателя и напряжения (рисунок 1). Для записи полученных сигналов в память компьютера использовался модуль АЦП Е14‑440 производства фирмы L‑Card. 

Рисунок 1. Блок-схема экспериментальных исследований.

Ниже приведены типичные временные последовательности виброускорений заготовки при фрезеровании шестизубой фрезой. Диаметр фрезы – 20,0 мм, величина подачи на зуб – 0,1 мм, скорость резания – 48,0 м/мин. Угловая скорость вращения шпинделя – 800 об/мин. Собственная частота изгибных колебаний фрезы – 8,2 кГц. Виброускорения были получены с помощью пьезоэлектрического акселерометра, имеющего частотный диапазон измерений виброускорений 10 Гц – 20 кГц. 

Рисунок 2. Пример преобразования виброускорений в вибросмещения.

Рисунок 3. Представление оценок стробоскопического отображения Пуанкаре в полярных координатах: а) исходная выборка виброускорений в полярных координатах; б) функция усредненных виброускорений стробоскопического отображения Пуанкаре; в) исходная выборка виброскоростей в полярных координатах; г) функция усредненных виброскоростей стробоскопического отображения Пуанкаре; д) исходная выборка вибросмещений в полярных координатах; е) функция усредненных вибросмещений стробоскопического отображения Пуанкаре.

Авторы отмечают, что приведенные в статье методики обработки временных последовательностей ускорений позволили выявить основные закономерности изменения вибраций, сопровождающих процесс фрезерования, в зависимости от технологических режимов, условий обработки и параметров режущего инструмента. Данные методики позволяют создать алгоритмы и оборудование для диагностирования состояния процесса фрезерования и формируемого рельефа поверхности обрабатываемой детали.

Исследования выполнялись при поддержке гранта РФФИ 14-08-00206_а.

Источник:
Губанова А.А., Черненко Н.Н. Виброакустическая диагностика фрезерования концевыми фрезами // Юбилейная конференция студентов и молодых ученых, посвященная 85‑летию ДГТУ: сборник докладов научно-технической конференции. – Ростов-на-Дону. – 2015. – С. 171‑180.

Разработчик: А.А. Губанова, Н.Н. Черненко (Донской государственный технический университет)