ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Согласно проведенных авторами исследований в широком диапазоне условий резания металлов существует прямая связь между случайной составляющей шероховатости обработанной поверхности (ШОП) и спектром ЭДС резания как интегральными характеристиками системы резания. Например, при точении резцом происходит измерение именно случайной составляющей ШОП, получаемой вдоль следа инструмента, через параметры спектра ЭДС резания, так как все процессы схватывания и износа у токопроводящих инструментального и обрабатываемого материалов скоррелированно отражаются в спектре ЭДС резания и в спектре ШОП. Одинаковость систематической составляющей ШОП обеспечивается обязательным постоянством геометрии инструмента (углов и радиуса при вершине) и подачи.

В основу алгоритма прогнозирования ШОП в процессе обработки деталей (например, на операциях чистового точения металлов) положено сравнение изменения формы спектра ЭДС резания с эталонным изменением формы спектра шероховатости, получаемым для конкретных условий эксплуатации трущейся пары.

Изменение (мера близости) формы спектров определяется Евклидовой метрикой, выражающей среднеквадратическую величину отклонения углов наклона текущего вектора ЭДС резания от заданной (эталонной) среднеквадратической величины отклонения углов наклона векторов спектров шероховатости поверхностей хорошо приработанной пары трения.

Основные принципы методики получения эталонного изменения формы спектра шероховатости заключаются в следующем.

Поверхности только что приработанной в нормальных условиях трения со смазкой пары, например вал-втулка, после разборки подвергают измерению спектральных характеристик шероховатости, поскольку они отражают энергетическую природу эксплуатационных свойств деталей. Измерение спектра шероховатости производится вдоль следа резца на станке или приспособлении, обеспечивающими число оборотов не более 0,03 об/с для получения окружной скорости не более 0,01 м/с, необходимой для нормального трассирования иглы стандартного измерительного прибора типа «Калибр-283». Прибор, кроме измерения традиционного параметра шероховатости - среднеарифметического отклонения профиляrа - специально модернизирован с целью измерения спектра шероховатости. Сигнал о профиле с ощупывающего узла прибора после усилителя, минуя интегратор, поступает на вход специального (можно использовать универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337) блока фильтров-анализаторов, состоящего из шести параллельно работающих каналов опорных частот на 125, 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц, являющимися базовыми для подавляющегося большинства деталей трущихся пар.

Дополнительно усиленные и выпрямленные сигналы с каждого канала через коммутатор аналоговых сигналов и аналого-цифровой преобразователь поступают на вход микро-ЭВМ, где по специальной программе производится их регистрация для получения спектра шероховатости. При этом делается 10-12 повторений записи сигнала в различных участках поверхности вала или втулки. Затем вычисляются исходные общие вектора (оценка первого рода) спектра шероховатости, построенные в шестикоординатном пространстве на интенсивностях указанных выше его частотных полос как на координатных осях, равным образом для вала и для втулки, а также эталонный угол (оценка второго рода) между этими векторами.

Аналогичным образом производится измерение спектра щероховатости и вычисление предельных общих векторов и угла между ними для изношенных (можно на форсированных режимах и без смазки) вала и втулки. Разница между исходным и предельным углами будет эталонной мерой, со значением которой будет сравниваться величина изменения угла между векторами спектра ЭДС резания (заранее полученного для вала) и непрерывно вычисляемыми векторами непосредственно в процессе обработки для втулки или, наоборот, сначала полученного для втулки. Варьируя скоростью резания и подачей смазочно-охлаждающей жидкости, можно, не выходя за поле допуска эталона, довести процесс обработки особо дорогостоящих деталей до конца (например, окончательная чистовая расточка длинных труб и других).