книги / Научно-исследовательская работа магистров по технологии машиностроения

7 – крейт – предназначен для коммутации входных сигнальных линий, платы аналоговой фильтрации, выходных сигнальных линий, АЦП, обеспечения их электропитанием;

8 – плата аналоговой фильтрации, предназначена для выделения диапазона частот, необходимого для оцифровки сигналов вибрации.

9– аналого-цифровой преобразователь, предназначен для преобразования аналоговых сигналов в цифровой вид;

10– пульт управления системой регистрации и контроля параметров оборудования, включает в себя персональный компьютер, который через АЦП производит регистрацию и анализ технических параметров оборудования;

11– ПО – система регистрации и анализа сигналов, представляет собой программу, которая выполняет регистрацию, обработку

иоценку сигналов от датчиков с отображением всех результатов на мониторе и оповещением персонала;

12– кабельная система, предназначена для организации взаимосвязи всех составляющих частей системы.

Последовательность работы оператора на стенде:

I.

1)Включить пульт управления.

2)Запустить программу.

3)Проверить работоспособность программы.

II.

1)Установить датчик вибрации с помощью магнита на резец

ввертикальном и горизонтальном направлении. Места установки стоек и датчиков вибрации должны быть очищены для плотного контакта. Площадь контакта магнита стойки и датчика с местами установки должна быть не менее 90 %.

2)При помощи стойки с магнитом установить датчик оборотов (лазерный отметчик). Диапазон расстояния от датчика оборотов до вала 5…30 мм.

3)Светоотражающую полоску шириной 5 мм наклеить на вал таким образом, чтобы при его вращении метка попадала в зону контроля чувствительного элемента лазерного отметчика.

162

Внимание! Местоподотметкудолжнобытьочищеноиобезжирено.

4)С помощью стойки с магнитом установить бесконтактный датчик температуры на суппорт станка таким образом, чтобы область контроля была направлена в зону резания (рис. 19).

5)С помощью стойки с магнитом установить акустический датчик на суппорт станка таким образом, чтобы область контроля была направлена в зону резания.

6)Установить тензодатчики на резец.

Рис. 19. Стойка с установленным датчиком оборотов

7) Датчик мощности подключается к электрической схеме станка. Все работы по подключению производятся электроперсоналом в соответствии с техникой безопасности. Подключение датчика следует выполнять в следующей последовательности:

а) подключение элементов датчиков мощности производить как можно ближе к приводу станка;

б) бесконтактный датчик тока подключить к фазе А станка таким образом, чтобы стрелка на корпусе токовых клещей совпадала с направлением потребления тока;

в) подключить зажим черного цвета к общему контуру станка (земле);

г) подключить зажим красного провода к фазе А.

163

Важно! Места под зажимы должны быть очищены от коррозии и т.д.

8)Проверить правильность установки всех датчи ков.

9)После устано ки всех датчиков необходимо подключить их

ккрейту с помощью азъема (см. схе у установки, рис. 18)

10)ЭТО ОЧЕНЬ ВАЖНО! При подключении к крейту не-

оходи мо, чтобы все провода от датч иков находились на безопасном асстоянии от вращающихся элементов станка.

11) Проверить работоспособность датчиков на холостом ходу.

Методика проведения лабораторной работы

Ц ель исследования: измерение характеристик (сила резания, темп ратура резания, вибрация, шум, мощность привода, обороты шпинделя) при различных режимах резания.

Эксперименты проводятся на токарно-винторезном станке мод JET GH-2660 при продольном точении образцов (рис. 20).

Эксперименты выполняются при следующих условиях:

Обрабатываемы й материал: сталь 40Х; твердость НВ 170, пруток Ø50–60 мм длиной 500–600 мм.

Инструмент – проходной сбо ный резец, оснащенный пластинкой из твердого сплава CNMG 12 0408 (рис. 21).

Рис. 20. Внешний вид токарно-винторезного станка

JET GH-2 60

164

Рс. 21. Токарный сборный резец с державкой DCLNR 2525 M12

итвердосплавной пластин й CNMG 120408

Длина рабочего хода инструмента L = 210 мм; время одного прохо а Tо = 40 с.

Вид обработки – получистовая. Режимы обработки выбираем на основании плана эксперимента. Об аботка образца производится без охлаждения.

Для получения эмпирических математических мо елей взаимосвязи режимов резания и физических параметров резания – вибрации, ш ума, силы резания, шероховатости обработанной поверхности – исследование вы полняется по методике полного трехфакторного эксперимента.

Всевозможное число неповторяющихся комбинаций уровней независимых факторов N = 2³, где 2 – число уровней; 3 – число независимых факторов – скорость, подача, глубина резания.

Нахождение математической модели включает: а) планирование эксперимента; б) собственно эксп еримент;

в) проверку воспроизводимости (однородности выборочной дисперсии);

165

г) получение математической модели объекта с проверкой выборочных коэффициентов регрессии;

д) проверку адекватности математического описания. Результаты исследований и статистическую обработку данных

необходимо представить в виде таблиц. Матрица планирования 2³:

Характеристика независимых переменных по плану эксперимента:

Характеристики плана эксперимента рассчитываем следующим образом:

щему фактору;

3) хimax, хimin – максимальное и минимальное значения факторов, полученных из эксперимента.

Результаты определения и расчета параметров зависимых факторов в полном трехфакторном эксперименте приводятся следующим образом:

166

где N(m – 1) = f` = 16 – число степеней свободы дисперсии воспроизводимости серии результатов эксперимента; N = 8 – число опытов; m = 3 – число повторностей в каждой экспериментальной точке.

2) коэффициенты уравнения регрессии вида

y p b0 b1 X1 b2 X2 b3 X3

по формулам

где хi – значения факторов («–» или «+») в матрице планирования. В результате получим уравнение линейного вида зависимости

искомого физического параметра ур от режима резания (V, S, tрез):

ур = b1 + b2x1 + b3x2 + b4x3.

Определяем наиболее значимые коэффициенты при х и выясняем адекватность полученной модели. Затем преобразуем уравнение в степенной вид, чтобы проверить достоверность опытов и построения графиков. Определяем сходимость результатов расчета и измерений и вводим корректировки. Полученное уравнение позволяет выбирать на станке наиболее рациональные режимы в процессе резания с использованием системы ЧПУ.

Пример выполнения работы

Исследование влияния режимов резания и износа инструмента на изменение физических параметров процесса резания

сцелью управления на станках с ЧПУ

ВПНИПУ совместно с фирмой ООО НПП «РОС» для решения поставленной задачи разработан комплексный компьютерный центр диагностики процесса резания, схема которого представлена на рис. 1. В состав комплексного центра входят следующие элементы:

168

Плата аналоговой фильтрации – предназначена для выделения диапазона частот, необходимого для оцифровки сигналов вибрации.

Аналого-цифровой преобразователь – предназначен для преобразования аналоговых сигналов в цифровой вид.

Пульт управления системой регистрации и контроля параметров оборудования включает в себя персональный компьютер, который через АЦП производит регистрацию и анализ технических параметров оборудования (см. рис. 1).

Система регистрации и анализа сигналов представляет собой программу, которая выполняет регистрацию, обработку и оценку сигналов от датчиков, с отображением всех результатов на мониторе и оповещением персонала.

Поставлена задача описать зависимость физических параметров процесса резания от независимых параметров режима резания: скорости резания V, м/мин (х1), подачи S, мм/об (х2) и глубины резания t, мм (х3). у1, у2, у3 – исследуемые параметры при различных режимах резания. Исследуемыми параметрами являются: сила резания, температура резания, виброскорость, шум, мощность привода. В качестве математической модели принята неполная кубическая функция:

M y 0 1x1 2 x2 3 x3 12 x1x2

13 x1x3 23 x2 x3 123 x1x2 x3.

Для получения оценок коэффициентов этого уравнения использован полный факторный эксперимент типа 23. Выбраны основные уровни факторов, близкие к применяемым в практике, а интервалы варьирования – исходя из реальных пределов колебаний значений факторов (табл. 1).

170