DD206586A1 - METHOD FOR ASSESSING AN ULTRASONIC SURFACE PROTECTION IN SPANISHING - Google Patents
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Abstract
DIE ERFINGUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR BEURTEILUNG EINER ULTRASCHALLUEBERLAGERUNG BEIM SAPNNEN MIT GEOMETRISCH BESTIMMTER SCHNEIDE (DREHEN, FRAESEN) UNTER ANWENDUNGDER SCHALLEMISSIONSANALYSE. AN DAS WERKZEUG BZW. WERKSTUECK ODER AN EINE ANDERE MIT DER SPANUNGSZONE HINREICHEND SCHALLEITEND VERBUNDENE STELLE WIRD EIN BEKANNTER WANDLER FUER SIGNALE DER SCHALLEMISSION ANGEBRACHT. DAS DURCH DEN WANDLER ERZEUGTE ELEKTRISCHE SIGNAL WIRD VERSTAERKT, IN EINEM HOCHPASS MINDESTESN VIERTER ORDNUNG GEFILTERT UND IN BEKANNTER WEISE DER EFFEKTIVWERT GEBILDET. ES WIRD DER QUOTIENT AUS DEN EFFEKTIVWERTEN BEM SAPNEN MIT ULTRASCHALLUEBERLAGERUNG UND BEIM KONVENTIONELLEN SPANEN GEBILDET. DIESER QUOTIENT IST EIN MASS FUER DIE WIRKSAMKEIT DER ULTRASCHALLUEBERLAGERUNG BEIM SPANEN MIT GEOMETRISCH BESTIMMTER SCHNEIDE.THE INVESTIGATION CONCERNS A METHOD FOR ASSESSING AN ULTRASONIC SURFACE PROTECTION IN SAPNNEN WITH GEOMETRICALLY SPECIFIED CUTTING (TURNING, MOLDING) USING THE SHELL MISSION ANALYSIS. TO THE TOOL BZW. WORKPIECE OR TO ANY OTHER PLACED WITH THE SPARK ZONE SUFFICIENTLY CONNECTED, A KNOWN TRANSFORMER FOR SIGNALS OF THE SOUND MISSION WILL PLACE. THE ELECTRICAL SIGNAL PRODUCED BY THE CONVERTER IS FILED, FILED IN A HIGH PASS AT LEAST FOUR ORDER, AND MADE EFFECTIVELY IN A KNOWN WAY. THE QUOTIENT OF THE EFFEKTIVWERTEN BEM SAPNEN IS MADE WITH ULTRASOUND SURFACE AND CONVENTIONAL CHIPS. THIS QUOTIENT IS A MEASURE OF THE EFFECTIVENESS OF ULTRASONIC SURFACE SUPPLEMENT WITH GEOMETRICALLY SPECIFIED CUTTING.
Description
Verfahren zur Beurteilung einer Ultraschallüberlagerung beim SpanenMethod for evaluating ultrasonic superposition during machining
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung einer Ultraschallüberlagerung beim Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide mittels Schallemissionsanalyse ·The invention relates to a method for evaluating an ultrasound overlay during machining with a geometrically determined cutting edge by means of acoustic emission analysis.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Es ist bekannt, daß gemäß DEOS 2125426 und SUPS 512027 der während der mechanischen Bearbeitung entstehende Körperschall zur Charakterisierung des Verschleißzustandes des Werkzeugs oder nach DDWP 146501 zusätzlich zur Charakterisierung der während des Spanungsprozesses eintretenden Materialveränderungen an der bearbeiteten Werkstückoberfläche bzw. nach DEOS 2046560 und DDWP 146501 zur Erfassung von Abweichungen vom normalen Bearbeitungsprozeß genutzt wird.It is known that, according to DEOS 2125426 and SUPS 512027, the structure-borne noise produced during mechanical processing for characterizing the wear state of the tool or according to DDWP 146501 in addition to characterizing the material changes occurring during the machining process on the machined workpiece surface or DEOS 2046560 and DDWP 146501 Recording deviations from the normal machining process is used.
Weiterhin ist bekannt, daß nach USPS 3559259 und DEAS 23З1924 dem Bearbeitungsprozeß überlagerte Ultraschallenergie zur Verringerung der Rauheit der bearbeiteten Oberfläche, zur Erhöhung der Werkzeugstandzeit und zur Verbesserung der Spanbarkeit angewendet wird.Furthermore, it is known that ultrasound energy superimposed on the machining process is used to reduce the roughness of the machined surface, to increase tool life and to improve machinability, according to USP 3559259 and DEAS 23З1924.
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In neuerer Zeit wurde gefunden, daß zur Bearbeitungsüberwachung und zur Erfassung des Standzeitendes von Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide beim Spanen von keramischen Werkstücken mit Ultraschall-Überlagerung die Schallemissionsanalyse vorteilhaft eingesetzt wird.Recently, it has been found that the acoustic emission analysis is advantageously used for machining monitoring and recording the service life of tools with geometrically defined cutting edge when machining ceramic workpieces with ultrasonic superposition.
Der Nachteil der bisherigen technischen Lösungen besteht hauptsächlich darin, daß nicht bekannt ist und ohne weiteres meßtechnisch ermittelt werden kann, bei welchen Schnittparametern und bei welcher Frequenz und Energie der überlagerten Ultraschallschwingungen eine Ultraschallüberlagerung nutzbringend ist.The disadvantage of the previous technical solutions is mainly that it is not known and can be readily determined by measurement, in which cutting parameters and at which frequency and energy of the superimposed ultrasonic vibrations, an ultrasonic superposition is beneficial.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, beim Spanen mit Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide die Wirksamkeit einer Ultraschallüberlagerung meßtechnisch zu prüfen, um optimale Schnittbedingungen für Schneidwerkzeuge und Werkstücke zu schaffen.The aim of the invention is to test the effectiveness of an ultrasound overlay during machining with tools with a geometrically defined cutting edge in order to create optimum cutting conditions for cutting tools and workpieces.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Beurteilung einer Ultraschallüberlagerung beim Spanen mittels Werkzeugen mit geometrisch bestimmter Schneide durch Anwendung der Schallemissionsanalyse zu entwickeln. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Verwendung eines bekannten Wandlers für Signale der Schallemission, der die im Spanungsprozeß erzeugten hochfrequenten Schwingungen in elektrische Signale umwandelt und unter Benutzung einer bekannten Ultraschallspanungseinrichtung dadurch gelöst, daß die von einem Wandler für Signale der Schallemission umgewan-The invention has for its object to develop a method for assessing an ultrasound overlay during machining by means of tools with geometrically defined cutting edge by application of the acoustic emission analysis. This object is achieved according to the invention using a known transducer for signals of acoustic emission, which converts the high-frequency oscillations generated in the voltage process into electrical signals and using a known Ultraschallspanungseinrichtung thereby, that the umlaut of a transducer for signals of the acoustic emission
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delten elektrischen Signale einem Hochpaß, mindestens vierter Ordnung, dessen Grenzfrequenz in der Größenordnung 100 kHz liegt, zugeführt werden und in bekannter Weise der Effektivwert der beim Spanen entstehenden Schalleraissionssignale gebildet wird.Delten electrical signals to a high-pass filter, at least fourth order, whose cutoff frequency is of the order of 100 kHz, are supplied and formed in a known manner, the effective value of the sound emission signals generated during cutting.
Zur Beurteilung der Wirksamkeit der Ultraschallüberlagerung wird folgendermaßen verfahren: Man ermittelt zunächst den Effektivwert der Schallemissionssignale beim konventionellen Spanen, d.h.To evaluate the effectiveness of the ultrasound overlay, the procedure is as follows: First, the rms value of the acoustic emission signals in conventional machining, that is to say, is determined.
ohne Ultraschallüberlagerung. Danach wird während des Spanens mit Ultraschallüberlagerung der hierbei gemessene Effektivwert der Schallemissionssignale mit dem vorher bei konventioneller Bearbeitung vorhandenen Effektivwert der Schallemissionssignale verglichen.without ultrasound overlay. Thereafter, during the machining with ultrasound superimposition, the rms value of the sound emission signals measured here is compared with the rms value of the sound emission signals previously present during conventional machining.
Das Verhältnis beider Meßgrößen stellt ein Maß für die Wirksamkeit der Ultraschallüberlagerung beim Spanungsprozeß dar und zwar derart, daß die Abweichung des Verhältnisses beider Meßgrößen vom Wert 1 als Ausdruck für die durch die Ultraschallüberlagerung bewirkte Veränderung des Spanungsprozesses bewertet wird.The ratio of the two measured quantities represents a measure of the effectiveness of the ultrasound superposition during the cutting process, specifically in such a way that the deviation of the ratio of the two measured values from the value 1 is evaluated as an expression of the change in the stressing process caused by the ultrasound superposition.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung soll nachstehend durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail by an embodiment.
Beim Drehen eines festen Werkstoffes werden die Schallemissionssignale zweckmäßigerweise an einer Stelle, die sich nahe bei der Spanungszone befindet und mit dieser hinreichend schalleitend verbunden ist, mittels eines Aufnehmers für Signale der Schallemission aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt, die einem Hochpaß mit einer Grenzfrequenz 2?100 kHz zugeführt werden.When rotating a solid material, the sound emission signals are expediently taken at a point which is close to the stress zone and connected schalleitend with this schalleitend means of a transducer for signals of acoustic emission and converted into electrical signals that a high pass with a cutoff frequency 2? 100 kHz are supplied.
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Die Bildung der Effektivwerte der Schallemissionssignale erfolgt in bekannter Weise· Überschreitet das Verhältnis zwischen dem Effektivwert der beim Spanen mit Ultraschallüberlagerung entstandenen Schallemissionssignale und den Effektivwert bei konventioneller Spanung den Wert 1, so entstehen veränderte kinematische Verhältnisse von Werkstück- und Werkzeugbewegung (Schwingungsrichtung in Schnittkraftrichtung)· Somit ist aus der Messung mittels Schallemission eine zweifelsfreie Ermittlung des Bereiches, in dem beispielsweise Schnittunterbrechung auftritt, möglich. Darüber hinaus lassen sich aus der Größe des Verhältnisses der Effektivwerte Aussagen über die Dauer der Schnittunterbrechung treffen. Durch die Ultraschallüberlagerung wird das Spanungsgeschehen dahingehend verändert, daß je nach Art der verwendeten Werkstoff-Schneidstoff -Kombination sowie der Größe von Frequenz und Amplitude der überlagerten Ultraschallschwingungen, d. h. in Abhängigkeit davon, ob und in welchem Ausmaß eine Schnittunterbrechung auftritt, der Werkzeugverschleiß vermindert bzw. die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstückes verbessert werden.The formation of the effective values of the sound emission signals takes place in a known manner. If the ratio between the effective value of the sound emission signals produced during machining with ultrasound superimposition and the effective value exceeds the value 1 with conventional machining, then changed kinematic relationships of workpiece and tool movement (oscillation direction in the direction of the cutting force) occur. Thus, from the measurement by means of acoustic emission, a clear determination of the range in which, for example, cutting interruption occurs is possible. In addition, the size of the ratio of the RMS values allows statements to be made about the duration of the interruption of the cut. Due to the ultrasound overlay, the chip action is changed to the effect that, depending on the type of material-material combination used and the size of frequency and amplitude of the superimposed ultrasonic vibrations, d. H. depending on whether and to what extent a cut interruption occurs, the tool wear is reduced or the surface finish of the workpiece is improved.
Der Grad der Abweichung des ermittelten Quotienten der Effektivwerte der Schallemissionssignale vom Wert gibt somit eine Aussage über die Wirksamkeit der Ultraschallüberlagerung beim Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide.The degree of deviation of the determined quotient of the rms values of the sound emission signals from the value thus provides information about the effectiveness of ultrasound superposition during machining with a geometrically determined cutting edge.
Beim Fräsen werden die Signale zweckmäßigerweise vom Werkstück oder von einer anderen, mit der Spanungszone hinreichend schalleitend verbundenen Stelle aufgenommen und durch die bereits bekannte und oben näher erläuterte Anordnung weiter verarbeitet·During milling, the signals are expediently picked up by the workpiece or by another point which is sufficiently connected in a sound-conducting manner to the chip zone and further processed by the arrangement already known and explained above.
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Die Abweichung des Verhältnisses der Effektivwerte der Schallemissionssignale beim Spanen mit Ultraschallüberlagerung und bei konventioneller Spanung vom Wert 1 ist auf Grund der Tatsache, daß bei der hier gewählten Präseinrichtung die Schwingungerichtung des Werkzeugs senkrecht zur bearbeiteten Oberfläche liegt, ein Maß für die Beeinflussung der Bearbeitungsrandschicht, in der dadurch zusätzlich z. B. Verfestigungen auftreten.The deviation of the ratio of the effective values of the sound emission signals during machining with ultrasound superposition and with conventional stress of value 1 is due to the fact that the vibration direction of the tool is perpendicular to the machined surface in the preassembly device selected here, a measure for influencing the machining edge layer the additional z. B. solidifications occur.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD24113982A DD206586A1 (en) | 1982-06-28 | 1982-06-28 | METHOD FOR ASSESSING AN ULTRASONIC SURFACE PROTECTION IN SPANISHING |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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| DD206586A1 true DD206586A1 (en) | 1984-02-01 |
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ID=5539592
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD206586A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3627796C1 (en) * | 1986-08-16 | 1987-10-22 | Klaus Dipl-Ing Nordmann | Device for monitoring the state and breakage of rotating tools by means of measurements of structure-borne sound |
| DE19620878A1 (en) * | 1996-02-17 | 1997-08-21 | Bayerische Motoren Werke Ag | Noise test system for noise from two materials rubbing together |
-
1982
- 1982-06-28 DD DD24113982A patent/DD206586A1/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3627796C1 (en) * | 1986-08-16 | 1987-10-22 | Klaus Dipl-Ing Nordmann | Device for monitoring the state and breakage of rotating tools by means of measurements of structure-borne sound |
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| DE19620878B4 (en) * | 1996-02-17 | 2005-02-10 | Bayerische Motoren Werke Ag | Device for noise testing and generation of two materials as friction partners |
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