ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Частное техническое решение, имеющее самостоятельное значение.

Согласно теории резания металлов, дающих нарост на инструменте, существует прямая связь между наростом на режущем инструменте (РИ), шероховатостью обработанной им поверхности (ШОП) и спектром виброакустической эмиссии (ВАЭ). Например, при точении резцом происходит процедура измерения спектра шероховатости, получаемой вдоль следа инструмента, через параметры спектра ВАЭ, так как все процессы схватывания у инструментального и обрабатываемого материалов скоррелированно отражаются и в спектре ВАЭ и в спектре ШОП.

Основные принципы метода заключаются в следующем. Подготавливается до 20 вновь разрабатываемых водных или масляных составов смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), имеющих различные противозадирные присадки в объемах от 0,5 до 1 литра каждого вида. На одной стальной (как материале дающем нарост) заготовке диаметром 120-150 мм длиной 150-200 мм производится продольное точение быстрорежущим резцом в центрах токарного станка предварительно проточенных на один диаметр поясков шириной 3-5 мм, разделенных канавками шириной 5-7 мм при глубине резания 0,25-0,4 мм и подаче 0,07-0,1 мм/об. Каждый поясок соответствует своему составу СОЖ.

Для определения скорости резания предварительно производится торцевое точение при указанных глубине резания и подаче этой заготовки тем же инструментом при применении эталонного (базового) состава СОЖ без присадки, чтобы сохранить неизменными охлаждающие и моющие свойства СОЖ. На соответствующих началу (уменьшение спектра ВАЭ и увеличение спектра ШОП) и концу (увеличение спектра ВАЭ и уменьшение спектра ШОП) зоны нароста диаметрах определяются скорости резания (СР), то есть скорости, при которых сигнал ВАЭ из стационарного становится нестационарным и наоборот. Сигнал ВАЭ в диапазоне частот 5000 - 200000 Гц, исключающем влияние низкочастотной составляющей (100 - 1000 Гц) системы станок - приспособление - инструмент - деталь, снимается в диапазоне от 5000 до 20000 Гц отечественными стандартными акселерометрическими датчиками вибраций типа Д-13, Д-14, так как здесь он наибольший, а выше специально прикрепляемыми к режущему инструменту пьезокерамическими пластинами, так как уровень сигнала в этой области не превышает 10 - 15 дБ, при этом следует учитывать и тот факт, что в первом диапазоне при увеличении износа инструмента сигнал увеличивается в 8 -10 раз, а во втором - в 80 - 100 раз.

Специально изготовленный двухкаскадный широкополосный усилитель состоит из нерегулируемого предусилителя с автономным источником питания, имеющего линейную амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) при коэффициенте усиления не менее 300, и управляемого усилителя, имеющего регулируемый от микро-ЭВМ коэффициент усиления не менее 500, а также возрастающую АЧХ в диапазоне до 10000 Гц и линейную характеристику в остальном диапазоне частот.

Скоррелированные со спектром шероховатости резонансные частоты (5000, 10000, 32000, 50000, 100000 и 200000 Гц) после усилителя поступают на вход (можно использовать универсальный треть-октавный анализатор спектра параллельного действия типа Ф4337) шести узкополосных треть-октавных фильтров с названными выше центральными частотами. На выходе каждого из фильтров установлены детектор и интегратор. 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. При этом делается 10-12 повторений записи сигнала для каждого пояска.

Существенность различий спектров, полученных для различных поясков или диаметров, определяется по специальной программе статистической обработки спектра.

Сначала тремя способами определяется нормальность закона распределения интенсивностей всех частот. Имеется возможность при распределении, близком к нормальному, определить значения, нарушающие нормальность, и произвести их корректировку. Затем вычисляются общие вектора для каждого пояска, построенные в многокоординатном пространстве на интенсивностях частотных полос соответствующих спектров ВАЭ, как на координатных осях, и выводятся гистограммы их распределения, наглядно показывающие возможность отличий смазочных свойств СОЖ как на отдельных частотах, так и по общим векторам. Чем больше ВАЭ в зоне нароста (значит меньше схватываемость инструментального и обрабатываемого материалов) как по значениям интенсивностей частотных полос, так и общих векторов, тем лучше смазочные свойства СОЖ. Затем вычисляются косинусы углов между эталонным (без присадки) и каждым из сравниваемых векторов. Чем он меньше единицы, то есть углы наклона векторов больше от эталонного, тем лучше смазочные свойства СОЖ. Степень отличия определяется по статистическим критериям Стьюдента и Фишера. Чем больше критерии отличаются от табличных, тем лучше смазочные свойства СОЖ. Для дополнительной проверки используются критерии Грэббса и Романовского, позволяющие выявить значения, значительно отличающиеся от среднего общего вектора. При этом условно принимается, что все общие вектора принадлежат одной выборке.

В результате получаем совмещенные (наложенные) многоугольники (шестиугольники) оценок смазочных свойств СОЖ. На шести лучах, исходящих из одного центра, для каждого состава СОЖ откладываются значения косинусов углов между векторами, критериев Грэббса, Романовского и Стьюдента для средних значений векторов, а также критериев Стьюдента и Фишера для их дисперсий. Чем больше площадь соответствующего шестиугольника, тем лучше смазочные свойства СОЖ.

Для СОЖ, у которых распределение значений сигналов ЭДС резания не удается привести к нормальному, производится проверка на стационарность и вычисление критериев серий, тренда и Вилкоксона.

В результате получаем совмещенные (наложенные) многоугольники (треугольники) оценок. На трех лучах, исходящих из одного центра, для каждого СОЖ откладываются значения критериев серий, тренда и Вилкоксона. Чем больше площадь треугольника, тем лучше смазочные свойства СОЖ.