автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение надежности сверления углеродистых конструкционных сталей путем диагностирования сверл

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСЗСР ПО ДЕЛАМ НАУКИ И ВЖШЕЯ ШКОЛЫ МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СТАШОИНСТРУШГГАЛЬШЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ЛЯГ1УС0В Сергей Геннадьевич

УДК 621.9.02.004

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕ2Н0СТИ СВЕРЛЕНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ КОНСТРУКЦИОННЫХ СТАЛЕЙ ПУТЁМ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ СВЕРЛ

Специальность 05.03.CI. - Процессы механической и фиэико -технической обработки, станки и инструмент

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красногс Знамени станкоинструыентальном институте

Научный руководитель - кандидат технических наув

доцент В.А. СинопальникоЕ

Официальные опоненты - доктор технических наук,

профессор В.А. Гречишнике - кандидат технических наут С.М. Палей

Ведущее предприятие - Особое конструкторское

бюро "Старт" г. Рыбинск

Зашита диссертации состоится

часов на заседании специализированного совета

К 063.42,05 в Московском станкоинструыентальном институте по адресу 101 472, ГСП, Москва, К - 55, Вадковский пер., д.За

С .диссертацией -охно ознакомиться в библиотеке Москот -.кого станкоинструментального института

Ваш отзыв по данной работе, заверенный печатью, просим направить по указанному адресу

Автореферат разослан " ^ " 1991 года

Ученый секретарь специализированного совета

к.т.н., доцент . Ю.П. Поляков

Обп;ая характеристика работы.

; Актуальность проблем. Повышение эффективности производства, его интенсификация предусматривает создание и внедрение вы-

(

;сокоавтоттизированного оборудования, переход к трудосберегающей ¡технологии и вместе с этим повышение надежности технологических ^процессов. Одним из элементов лимитирукш(их надежность технологического процесса является режуи^ий инструмент. На станках с ЧПУ В условиях ГПС показатели его надежности могут понижаться за счет эксплуатации инструмента с переменными ре зимами резания за период времени мэяду переточками, тая как в этом случав стойкость становится непрогнозируемой и возиоиш внезапные отказы инструмента.

■; Для повышения надежности и снижения райхода инструмента '•применяют непрерывный контроль за то состоянием с по«:о^ьэ встроенных в станок систем диагностирования.

При разработке и обучении систем диагностирования необходима учитывать тип режущего инструмента, обрабатываемый материал и технологический процесс. Широко распространенной операцией металлообработки является сверление углеродистых конструкцион-'ных сталей.

В связи с этим разработка системы диагностирования сверл, которая позволит погысить их надежность при обработке углеродистых конструкционных сталей является актуальной задачей. .

Ноль работы. Целью диссертационной работы является повышение надежности сверления углеродистых конструкционных сталей. Для достижения указанной цели выявлялись причины, приводите к полному затуплению сверл. На основании проведенных исследований выбирались диагностические признаки, критерий затупления, разработан алгоритм и система диагностирования. •

Методика исследований. В работе выполнены сксперименальные ■ и теоретические исследования. Теоретические исследования баэиру- , ются на основных положениях теории резания металлов и теории' уп- ■ ругости. Для моделирования тепловых деформаций детали применялся -метод конечных элементов. Экспериментальные исследования проводились в лабораторных условиях с применением современной контрольно - измерительной аппаратуры.

Научная новизна работы состгчт в:

- выявл^шшх при сверлении углеродистых конс-гружционных сталей

. температурных полях в режущей части спирального сверла из быстрорежущей стали и обрабатываемой заготовки и установлении характера их изменения при изнашивании сверла и по мере увеличения глубн-..ы сверления;

- установленном изменении формы обрабатываемого отверстия в заготовке вследствие её - теплового деформирования и зависимости величины деформирования от износа сверла;

- полученной зависимости сил, приходящихся та режущие элемента сверла, от степени его износа;

- выявленной причине, приводящей в полному затуплению сверл при ооработке углеродистых конструкционных сталей.

Практическую ценность имеют разработанные в экспериментально проверенные:

- методика исследования температурных полей детали при её свер- . лении;

-'программно математическое обеспечение системы диагностирования сверл при обработке углеродистых конструкционных сталей по -виброакустичоскому сигналу и крутящему моменту;

- рекомендации по повышению стойкости сверл г счет изменения технологического процесса сверления по результатам диагностирования сворла;

рекомевдации ио способу подачи С Од в зону резания при сверши на станках с горизонтальным расположением ишиидэля.

Реализация работы. Полученные в выполненной работе резуль-.ты при .их внедрении на Красногорской механическом заводе поз->лили повысить Iидет...ость инструмента на операции сверления далей из углеродистых конструкционных сталей. Результаты иссле-шалий используются в учебном процессе на кафедре "Резание ыа-рталов" Московского станкоинструменталыюго института. Прово-[тся лабораторная работа "Диагностирование сверл при обработке •али".

Апробация работы. Основные положения и выводы диссертацион->й работы докладывались на Московской городской научно - техни-!Ской конференции "Технический прогресс в металлообработке", юква 1986г; краевой научно - технической конференции "Повыпе-[е эффективности использования автоматизированных комплексов на зедприятиях Дальнего Востока",Комсомольск - на- А'«урэ 1989г; 1учно - методической конференции "Проблемы интеграции обраэова-[я и науки", Москва 1990г.

Публикации. По темэ диссертационной работы опубликовано ¡сть печатных работ.

Об~ём работы. Диссертационная работа состоит из введения, гти глав, общих выводов, списка использованной литературы / 133 [именования / и приложения, содержит 108 страниц машинописного ¡кета, 47 рисунков, 5 таблиц.

СОДЕРНАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении обосновивается актуальность работы, дана её характеристика, сформулировали положения, которые выно-1тся на эагцяту.

В первой главе показано, что для повышения надежности сверления необходимо своевременно определять'состояние инструмента, В высокоавтоматизированном малолюдном производстве эту. задачу выполняет система диагностирования.

Существуют системы диагностирования по времени работы сверла, системы прямого и косвенного диагностирования. Анализ достоинств и недостатков этих систем, условий работы сверл в гибком автоматизированном производства . ¡казал, что предпочтительными являются системы косвенного диагностирования. Они определяют состояние сверла обычно по одному диагностическому признаку. В настоящее время для повышения эффективности систем диагностирования применяют более одного диагностического признака.

В простейшем варианте многопараметрической диагностики -обычно ведется параллельный однопараметрический контроль, т.е. реиение принимается по результата^ распознавания нарушения по калдому диагностическому признаку независимо от результатов диагноза по другому.

Предпочтительным вариантом многопараметрической системы диагностирования является такой вариант, который вытекает из предварительно выявленных физических причин отказа. Он позволяет выбрать необходимое количество диагностических признаков, критерий затупления и критерий предельного состояния.

Причины, приводящий к полному затуплению сверл при обработке серого чугуна, известны. Алгоритм диагностирования, разработанный на основании выявленных причин, приводящих к полному затуплению сверл при обработке серого чугуна, позволяет повысить надежность сверл. Однако отличия в параметрах, описывающих состояние сверл и критериев их затупления при с _.аботке серого чугуна и сталей, указывают на различие физических причин, приводящих к полному затуплению сверл. Эти различия не позволяют повы-

сить надежность сверл при обработке стали при использовании разработанного алгоритма диагностирования сверл при обработке серого чугуна.

Операция сверления углеродистых конструкционных сталей яв-"ляется распространенней, поэтому изучение причта, приводящее к ¡полному затуплению сверл при обработке этих сталей является актуальной задачей. Её решение необходимо для создания эффективной системы диагностирования.

В связи со сказании для достижения поставленной цели необходимо:

выявить параметры, описывающие текущее состояние сверл при обработке углеродистых конструкционных сталей;

- определить критерий затупления и предельного состояния сверл !при обработке сталей;

выявить причины возникновения в'-^эапннх отказов сверл, в том числе и при. эксплуатации их ка переменных режимах резания;

- выявить диагностические признаки необходимые для определения состояния сверл;

- разработать алгоритм оценки состояния сверл при обработке углеродистых конструкционных сталей;

- разработать программное обеспечение системы диагностирования сверл;

- оценить эффективность разработанной системы диагностировшшя сверл.

Во второй главе приведены методики исследований по изучению развития очагов износа сверл, температурных исследована" в ревущей части сверла, исследования микротвердости и структур!; материала сверла, исследование температурных полей и уровня температур в детали при её сверлении, методики проведения сило - момен-тных исследований и исследований виброакустического сигнала в

процессе резания.

Исследования•проводились в широком диапазоне режимов резания с подачей СОЯ в зону резания и без СОЖ, при сверлении на станках с вертикальным и горизонтальным расположением шпинделя. Эксперименты проводились на сверлах изготовленных из быстрорежущей стали Р6М5 без износостойких покрытий и с износостойкими покрытиями. Использовалась стандаргная измерительная аппаратура и ■ разработанная аспирантом И.В. Еременко автоматизированная система ночных исследования обработки резанием / АСКЙ ОР /.

Третья глава посвящена выявлению параметров, описывающих состояние сверл при обработке стали, выявлению критерия отказа; Дда этого изучалось развитие очагов износа и вид износа сверл.

Проведенные исследования показали, что величину очага износа на главной задней поверхности ta полно применять для определе ния текущего состояния сверла, так как она закономерно измедает-ся в течение всего времени работы. Однако её невозможно использовать в качестве критерия затупления, так как величина Ьз в момент, предшествующий полному затуплешю, не является постоянной величиной. Она может существенно отличаться от величины Ьз рекомендованной нормативами режимов резания в качестве критерия затупления и эаь.,сит от многих факторов. Установление, что на главной задней поверхности имеет место абразивно - адгезионный вид износа на протяжении всего периода стойкости сверла.

Выявлено, что величину очага износа на ленточках im, изыв"- -ренную у уголка как разницу диаметров острого и изношенного сверла, можно использовать в качестве критерия полного затупления, но невозможно применять для определения текущего состояния потому, что до наступления полного затупленк износ 1'л практически не обнаруживается. ' ,

Исследования показали, что до отказа на ленточках можно вы-

(олить три характерны:: участка. Первый участок - часть ленточки, ревущая кромка которой участвует в струтскообразовании. Еэ длина «шна величине подачи на зуб. Второй участок обозначается в виде гзкой полоски вдоль вспомогательной резсуцгй кромки. Третий' учас-'ок - поверхность ленточки, ограниченная первыми двумя.

На первых двух участках ленточки в работоспособном и пределом состояниях наблюдались следи-абразивно - адгезионного вза-модейотвия. На третьем участке, в перечисленных состояниях, иэ-«дка наблюдались следы налипов и рисок, возникающих вследствие шзодического взаимодействия поверхности отверстия и ленточек э - за малой жесткости сверл. Необходимо отметить, что у сверл износостойкий покрытияш на третьем участка покрытия сохраняйся до наступления полного затупления.

У сверл в стадии полного затупления, на длине ленточек, ревгшающей подачу на зуб белее ч а на порядок, наблюдалась ладкая, по- - видимому оплавленная поверхность.

Описанные особенности развития очагов износа, их вид наб-юдались при обработке на станках с горизонтальным и вертикаль-пи расположением спинделя, при обработке на постоянных и пере-еннюс за период стойкости режимах резания.

Сравнительные исследования развития очагов износа сверл оказали, что. при обработке стали с подачей СОЖ в зону резания оливой, величина Ьз, предшествующая полному затуплении, и стой-ость инструмента больше на станках с вертикальным располояением пиндедя, чем при сверлении на станках с горизонтальным располо-зннем шпинделя.

При сверлении бсп СОН предельное значение Ьз и стойкость итструментов при обработке на станках с горизонтальным и вер-икальным расположением шпинделя - совпадают.

Анализ результатов срав1штельншс исследований показал, что

-ь-

нри сверлении на станках с горизонтальным расположением шпинделя подача ССЯ в зону резания поливом неэффективна. По - видимому, СШ в зону резания не попадает. В этом случае целесообразно ' применять внутренний подвод ССЖ.

В результате исследований особенностей затупления сверл на переменных за период стойкости режимах резания было установленно, что при обработка стали при переходе с одного режима резания на другой внезапных отказов сьерл н^ наблюдалось. Хотя они возника-. ют при .очении стали и серго чугуна и при сверлении серого чугуна на переменных за период стойкости режимах резания. Отсутствие внезапных отказов при сверлении стали на переменных режимах резания объясняется тем, что, во-первых, в зоне нормального изно-_а не происходит, по-видимому, необратимых превращений в быстро—'? режущей стали из которой изготовлен инструмент. Во - вторых, доминирующие очаги износа сверл в исследуемом диапазоне режимов резания не изменяются. Однако следует отметить, что возможно возникновение внезапных отказов при сверлении стали на переменных режимах, если допускаемый износ Ьз на новом режиме резания меньше, чем износ Ьз полученный на предающем режиме.

Как уже отмечалось, очаг износа Ьз можно использовать для определения текущего состояния сверла, а очаг износа Ьл можно использовать в качестве критерия затупления. Для создания эффективной системы диагностирования сверг необходимо выявить связь между этими очагами износа. Это возможно при выявлении причин, приводящих к полному затуплению сверл.

Одна из причин, приводящих к полному затуплению инструмс -тов из быстрорежущей стали - рост температуры до величины при которой происходит необратимое разупрочнение инструментального материала. Поэтому исследовались температурные поля в режущей части сверл на моделях с помощью защемленной микротермопары.

Так пав температура в реяущей части сверла зависит от режимов ■ резания и растет с ростом износа, - а основным очагом износа сверла является износ на главной задней поверхности, то исследования проводились в широком диапазоне режимов резания и величины очага •износа 1а.

' Для построения изотерм в сверле опытные данные апропсимирова-;лись логарифмическим полиномом. Была получена математическая зависимость температуры от режимов резания 1 V, 5 /, износа на главной задней поверхности и расстояний от точки расчета температуры до поверхности ленточек XI, до передней поверхности Х2 и до задней поверхности ХЗ.

; 5,001 + 0,03^1X1 - 0,27&Х2 - 0,315^1X3 + 0,409^>£ +

+ 0,412^1 У + 0,И(/1Ьэ + 0,10й|Х2&)Х2-■

Анализ вида температурных полей и уровня температур проводился с использованием полученной зависимости.

При рассмотрении температурных полей сверла в сечениях нормальных к главной и вспомогательной режущим кромкам и на передней поверхности полученным в широком диапазоне режимов резания и при различных значениях Ьз было установлений, что направление движения тепловых потоков с ростом Ьз не изменяется: на остром и изношенном сверле они направлены от главной режущей кромки в тело инструмента. На принятых режимах резания максимальная те;лтерату-ра в ремущей части сверла даже при величине Ьз, предшествующей полноцу затуплению, не достигает значения необратимого разупрочнения быстрорежущей стали.

Отсутствие высокой температуры, приводящей к необратимому разупрочнению быстрорежущей стали в режущей части сверла в состоянии предшествующем полному затуплению, подтверждается исслодо-

ваниями структуры и микротвердости инструментального материала.

" По результатам проведенншс исследований был сделан вывод, что рост износа Ьз не является причиной роста температуры на' ленточках до высоких значений, приводящих к их катастрофическому износу. В тоже время катастрофический износ ленточек является следствием возникновения высокой температуры. На ето указывает вид оплавленных ленточек. Было сделано предположение, что температура на ленточках раетет в р^ультате контактных взаимодействий с поворхн "5тью отверстия, как это происходит, например, при сварке металлов трением.

Для проверки этого предположения была изучена структура и микротвердость инструментального материала сверла в стадии пол' ого затупления в сечении нормальной оплавленным ленточкам. А. тя{ же структура и микротвердость быстрорежущей стали в сечении нормальном оплавленному торцу заготовки изготовленной из сверла, используемой при моделировании сварки трением с заготовкой из обрабатываемой стали 40Х. Было выявлено наличие в приповерхностное слоях оплавленных ленточек сверла и оплавленной заготовки белого слоя микротвердостью 1000 НУ, Это свидетельствует о том, что в лтх слоях возникает 1 зокая температура / 500 - 1000°С /. Совпадение уро. и микротвердости и схохесть структур быстрорежущей стали при сварке трением и при полном затуплении сверла подтверждает выдвинутое предположение.

Из выдвинутого предположения следует, что для полного затупления сверл необходимо взаимодействие ленточек и поверхности отверстия под высоким давлением в течении некоторого времени. Из анализа возможных причин возникновения давления между поверхностью отверстия и ленточками был сделай вывод, "то наиболее вероятной причиной являются тепловые деформации детали.

В процессе сверления выделяется теплота, значительная часть

, которой / до 50 % / поступает в деталь Вследствие кратковремел-; ности процесса сверления нагревается лишь ограниченный объём ■ металла вокруг отверстия. Неравномерный нагрев ограшгченного объёма детали, а также то, что нагретый объём окружен со всех сторон холодным металлом детали, ^приводит к перемещено поверхности отверстия в сторону ленточек сверла.

Количество теплоты, выделяемое из зоны резания, при прочих равных условиях будет расти с ростом износа сверла. По мере из. носа сверла перемещение поверхности отверстия детали в сторону ленточек, а значит и давление на ленточки будут возрастать. Когда давление достигнет критического значения происходит изменение контактных процессов,, начинается ряд сложных взаимосвязанных явлений которые приводят к полному затуплению сверла.

Из предполагаемых причин, приводящих к полному загуплэким сверл слодуег, что по мера износа инструмента растет давление Поверхности отверстия на ленточки. Соответственно по мере роста износа сверла должка уменьшаться разбивка отверстия. Это подтвор-. задается различными исследователями. Следовательно наличие разбиз-• ни отверстия на противоречит пздв; гутсму прздполо-ешго о прэттгнзх приводящих к полному затуплению сверл при обработке стали.

Проверка выдвинутого предположения о причинах, приводящие я полному затуплению сверл была проверена путем расчета -личины давления поверхности отверстия детали на ленточки и сравнения со с величиной давлетая при сзарко треггаем.

Методом конечных слемегаов расчитывалась величина тэплоаой деформации детали. Для отого деталь расчленялась на 129 узлошх . п 215 кольцевых олсизотов. Каждый эл-нюн? подвергался осесиимэт-рячноку воздействию температур.

Дл'? получения необходимой для рпсчо»га ев'шора-гурвой катруз-п Скяя грон едены ксслвдоэанвя тотят^ратурнше пслсЗ детали при её

-12!

сверлении. Было установленно, что по мере роста глубины отверстия растет уровень температур в детали. Возрастает температура и при сверлении изношенным инструментом, по сравнению с обработкой острым сверлом. Подача COS в эоцу резания снижает уровень температур в детали.

Выявлено, что на вспомогательной задней поверхности при , сверлении изношенным инструментом появляется мощный источник теплоты. Его появление связано с возросшим давлением поверхности отверстия на ленточки.

В качестве примера были расчитаны тепловые деформации детали и давления при обработке без COS острым и изношенны: / Ьз = ^,35 мм / сверлом и при СЕерлени с СС® наношенным инзтрументоЫ. Расчет производился для сверла диаметром 9,8 ми, при скорости розания ¥ « 0,46 м/с, и подаче S » 200 ым/иин.

Максимальное перемещение поверхности отверстия детали в сторону ленточек при сверлении без COS острым сверлом составляло Д » 1,6 шш, возникающее при втоц давление р - 14 йЕа. Ори обработке изношенным сверлом максимальное перемещениоД » 4,0 шш, . давление р ■> 35 МПа. При сверлении с СС® изношенным инструментом . & - 3,0 шш, р « 25 Ша.

Величина критического давления при сварке трением для пары материалов F61S - сталь 40Х составляет 30 НПа.

Совпадение условий необходимых для протекания сварки трена-ем и условий, возникающих при полном затуплении сверл, свидетельствует о правомерности высказанного предположения о причинах, пркводяарсс к полному затуплению сверл при обработке стали.

В четвертой главе описаны исследования по выявлению диагностических признаков необходимых для непрерывного опредоле!Ш1 -состояния сверл. •

Проводщшые исследования показали, что текущее состояние

сверл можно определить по очагу износа на главной задней поверхности, а полное затуплэнив по катастрофическому износу на ленточках. Так как силовые параметры процесса рззания зависят от износа инструмента, то осевая сила Ро и крутящий момент Мк чсслс— довались на возможность их использования в качестве диагностических признаков.

Было установленно, что гри полном затуплении сверл тоиздается интенсивный рост крутящего момента. Хотя отмечена общая тенденция к росту Ро и Мк но мере наработки, но до полного затупления эти параметры ведут себя не однозначно. Они могут уменьшаться, возрастать, оставаться постоянными.

Отсутствие однозначной зависимости мегзду наработкой и Ро и Мк вызвано тем, что на сило - моментнне параметры оказывает влияние износ на главных задних поверхностях и износ на ленточках. Для выявления влияния каждого очага износа, развивающегося в процесса сверления, на Ро и Мк проводитесь исследования по разложению суммарной осевой силы и суммарного крутящего момента по рабочим элементам реяущзй части сверла.

Было выявлено, что увеличение очага износа Ьз ведет к линейному росту силы Ро приходящейся на главные режущие кромки. Установить закономерность з изменении части осевой силы приходящейся на поперечную регущуа кромку на удалось. Это связано с иозможным изменением форм! поперетаой режущей кромки по мере наработки. Показано, что если умзнызить влияние поперечной режущей кремкн, например, её подточкой на рззулътирукгдв Ро, то зависимость Ро - Ьз становится ионотонно возрастающей.

Опыты по разложению Мк показали незначительное игмензшо частей крутящего момента, приходящихся па попере гную и главгук режутцяе кромки, го мере износа прилегающих к гак поверхностей. Было установление, что иоотагря на нерачительное угэдгсып!"?

га износа Ьл, ощутимо возрастает величина Мк, приходящаяся на ленточки. Такое существенное влияние незначительного изменения износа Ил на Мк вызывает сомнение, так как расходится с извест-нимиданниыи о степени влияния износа на силы резания. Однако подобное влияние износа Ьл на Мк подтверждает изложенные ранее причины, приводящие к полному затуплению сверл.

В результате проведенных сило - моментнше исследований было установлены», что Ро может быть диагностическим признаком Ьз, причем у сверл с подточенной поперечной режуще И кромкой точность, определения Ьз по Ро - повышается. Интенсивный рост ¡¿к является критерием полного затушгсния.

Повысить надежность оверл при диагностировании можно при ' • определении их предельного состояния, т.е. такого при котором дальнейшая эксплуатация инструмента недопустима или нецелесообразна. Это состояние не удалось определить по сило - модхзнтнын параметрам.' в тоже время, из выявленных в работе причин, приводящие к полному затуплению сверл вытекает, ото определить предельное состояние можно по параметрам, реагирующим ыа изменение контактных процессов на ленточках. Одним из параметров, рьагиру- ; ющих на изменение контактных процессов является амплитуда виб-^акустичоского ВА сигнала. Повтому с целью выявления возможности определения предельного состояния сверла изучалось изменение, по мере износа инструмента, амплитуда ВА сигнала.

В результате проведенных исследований было установление, что ВА сигнал измеренный на фиксированной глубине отверстия изменяется незначительно, по маре износа сверла. В состоянии предшествующем полному загуплени» и яри, полном затуплении наблюдается рост ВА сигнала в 3 - 5 раз.

Выявлено, что амплитуда ВА сигнала зависит от глубины свер- , ленил. ВА сигнал по глубине сверления возрастает тем раньше, чем

больше изношено сверло, Зго, видимо, служит прлчиноЛ большого числа ложных срабатываний, наблюдаемых при эксплуатации систем диагностирования сверл по ВА сигналу. Однако, отмечено, что при сверлении с выводами инструмента из отверстия амплитуда БА сиг-юла практически не зависит от^глубины отверстия. Поэтому для эффективного определения состояния сверла по ЗА сигналу несводимо производить езерление с периодическими выводами инструмента из отверстия.

Пятая глаза послящена алгоритмам и системе диагностировать? сверл при обработке стали.

В настоящее время в системах диагностирования ш;роко применяется алгоритм распознавания состояния инструмента в котором реализуется метод уставок. При сверлении стали в качество критерия состояния кота о использовать износ на главно." задней поверхности, а в качестве диагностического признана - осевуи силу.

Проверка работоспособности системы диагностирования по осевой силе проводилась путем сравнения допускаемой величины Ро с величиной Po_j_, полученной при полном затуплении сверла. Определение допускаемой величины [Ро] прог дилось путей расчета её по эмпирической зависимости [Ро] = 1,3-Ро, где Ро - осевая сила, возникающая при сверлении острым инструментом.

Сравнение величин [Ро] и Poj_ показало, что при экг -туатации .таких систем зозмокга пропуски отказов, и лояше сигнал об отказах. Объясняется это неоднозначной зависимостью Ро от 1тз. Величину уставки Ро, для яздакногс критерия эатуплзнмл Ьз могло точно раечктать длч cr-riv пз.тлшеэтоЯ поперечной peiya,cí. кромкой. Но и в этом сдучао гоз-уго-к npo¡$'c.ai отказов .» юъ-шо сигналы об отаасах. Негоп<ш& ■ ^"елпгссть метода диагностирования п основу ;сс ronero ncro;r,ua ляячосфь Р лт ha '.^допр ?ем,

чт': в •■'.;чсс!;-. " ""^етил та тр^г^тл величина с-гчга изчоса 1:з,

которая является не прямым, а лишь косвенным критерием полного затупления. Действительно, хотя изнашивание сзерла в период, ■предшествуюирй отказу, происходит по главной задней поверхности, процессы непосредственно приводящие к полному затуплению протекают на ленточках. На ленточках начинается катастрофическое разру-U iiíq сверла. Диагностическими признаками' откх процессов являются рост амплитуды ВА сигнала и затем крутящего момента, приходящегося на ленточки, а вместе с ним и общего крутящего момента.

На основаши изученных причин, приводящих к полному затуплению сверл при обработке стали, разработан алгоритм определения состояния сверл по изменению ВА сигнала и ускорению кр>.ящего момента. Кратко алгоритм диагностирования можно сформулировать следующим образом: если уставка ВА сигнала превышена, то сверло находится либо в предельной состоянии либо в неработоспособном состоянии. Расчет ускорения крутящего момента позволяет уточнить состояние сверла. Если ускорение Ыв равно нулю, то сверло находится в редельном состоянии. В этом случае для повышения надежности инструмента необходимо вывести его из зоны резания, охладить деталь и сверло, затем обработку молко продолжать дальше. Если ускорение Мк нулю не равно, то сверло находится в неработоспособном состоянии. Произошел отказ. В этом случае пзобходтю остановить обработку и отправить сверло на переточку.

ДаншЯ алгоритм заложен в систему диагностирования сверл при обработке стали, созданной на базе АСНИ ОР. Для её работы необходимо задать число опрооов и частоту опросов датчиков.

При выборе количества опросов датчиков исходили из того, что сверление является стохастическим процессом, поэтому диагнс- , стику необходимо проводить на основаши определённого объёма выборки. Исследования показали, что для надежной' постановки диагноза количество опросов датчиков ВА сигнала должно составлять -

48 значений, а для датчика Мк количество опросов должно составить 42 значения.

При выборе частота опроса датчиков исходили из того, что время затрачиваемое на постановку диагноза зависит от количества эпросов и частоты опросов датчиков. Оно долгою быть меньше временя реального состояния сверла, при определении которого причитается решение о изменении циста сверления. Проведенные '.юследова-яия позволили выявить минимальное врем реального состояния сверла и расчитать минимальную частоту опроса датчиков. В случае ограниченного доступа СОН в зону резания } > 630 Гц, при доступе ЗОН в зону резания |> 125 Гц.

Исследования работоспособности разработанной системы диагностирования показали, что при ео работе пропусков отказа и лож-вах сигналов об отказе нз наблюдалось.

общи вывода

I. При полном затуплении СЕерл на их ленточках возникает высокая температура, превышающая температуру необратимого разупрочнения 5истрореаущей стали.

3. Основным очагом износа сверла приводящим к росту температуры в ого ренущэй части является очаг износа на главной задней поверхности Нз. Но дата при значениях 1тз в момент предшествующий пол-!Ю).гу затупления сверла температура в его режущей части но достигает пначшшй, прм которых происходит необратимое разупрочнониэ Зыстроре^ут;зй стали. С ростсм Ьз вид те:{ператур!С1х полей сверла !-:э ведается,

3. Пргшюй роста температура в сверло является .»менепхе конто- ' ктгал: процессов к а. ленточках. Пр.гшноЯ изменения контактных привесов лв;:.»ится давление поверхности отверстия на ленточки ?.след-

етше тепловых деформаций детали.

4. Рост тсплопых деформаций детали связан с ростом исноса на главной задней поверхности Ьз. Его рост приводит к росту температуры, в детали при сверлении. Увеличивается температура в детали тахгае с ростом глубины отверстия.

5 Ддч повышения надежности сверл необхсдйм интенсивный отвод теплоты из зоны резания, например с помощью ССК. При сверлении на станках с горизонтальным расположением шпинделя, подача С(Ж в зону резш&ш поливом не эффективна, так как она туда не попадает. В отом случае предпочтительным является внутренний подвод СОЖ. в. Очаг износа на главно;: задней поверхности hs являете... параметром, описывающим состояние сверла. Осевая сила Ро является диагностических! признаком Ьз. Точность диагностирования повидается, если умоньшть влияние поперечной режущей громки на результиру»-щую Ро. Однако зависимость величины Ьз в момент предшествующий полному еатуплению не только от диаметра, как указывается в нор- ■ i¿aTimax режимов розания, но к о? скорости реванш, подачи, обрабатываемого .материала и других факторов снижает надежное« системы диагностирования по осевой сило.

7. Применение систем диагностирования, котсрыо определяют.предельное состояние инструмента позволяет повысить ого надежность, Определить предельное состояние сверл можно по ВА сигналу. Критерием предельного состояния является рост амплитуды ВА сигнала в 3 - 5 раз по сравнению с ВА сигналом возникающим при скердетш острым инструментом.

8. При полном затупяешш сверл наблюдается интенсивный рост крутящего момента. Критерием полного затупления сверл является шик-чке ускорения крутящего момента.

9. надежного определения состояния сьерла необходимо исполь-ьовать два диагностических признака - ВА сигнал К ускорена

футящего момента.

Печатные работы по теме диссертации. ,

Синопалыганов В.А., Терешия М.В., Ляпусов С.Г. Особенности жсплуатацни быстрорежущих инструментов с перемотгая релсовю. эезания.// Повышение эффективности и использования технолог^чео-*ог'о оборудования, гибких автоматизированных и ст.гнст,г;;х еомп-тексов.: Тезисы докладов. Комсомольск -ка- Амуре. 1985., с.20-21 I. Ляпусов С.Г. Диагностирование износа сверл.// Пое)лзот:ио сффех-гивносги использования методов пороиксгой нзталургу.'л -л упрочтп-огцтк покрдагй на предприятиях Дальнзго Востока.: Тезисы докладов. Комсомольск -на- Амуре. 1989г., с.32

3. Ляпусов С.Г. Диагностирование отказа -сверла при обработка стаям.// Повышение- эффективности исгользовашш автоматизирорзпт-здх комплексов на предприятиях Дальнего Востока.: Тезисы докладов. Комсомольск -на- Амуре. 1939г., с. 125-126

4. Сииопальняков В.А., Ляпусов С.Г. Диагностика отказа сверла и исследование причин его затупления при обработке стали.// Оперативная диагностика состояния оборудования, инструмента и рабочего процесса ка станках с покоцьз встроенных средств.: Сб. научных трудов. - М.: Ж 1989г., с.34-95

5. Ситапальняков В.А., Ляпусов С.Г. Причины затуплзкяя сверл и возможность диагностирования его отказа.// Проблем создата! ч внедрения гибких пропзводстзонкшс и роботизнроззнных комплексов на предприятиях шэтностроонм.: Тезяси докладов. М. 1939г., с.231-233

6. Ляпусов С.Г. Пркчкня затупления к алгоритм дилгюстигсвап'л сверл.// Про-1лР!.:;, интеграцяп образозаняя и науки.: Тезисы док ледов. Ч. ЕШШ'й'Р 1<?50г., с.бС