RU168695U1

RU168695U1 - DEVICE OF CONTINUOUS CONTROL OF CUTTING ABILITY OF ABRASIVE TOOL

Info

Publication number: RU168695U1
Application number: RU2016110457U
Authority: RU
Inventors: Алексей Юрьевич Котляров; Владимир Владимирович Ефремов; Сергей Степанович Кутовой
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2017-02-15

Abstract

Полезная модель относится к области абразивной обработки и может быть использована при шлифовании шеек коленчатых валов и других деталей класса «вал». В процессе обработки под действием сил резания и высоких температур, а также в результате химического воздействия абразивных зерен на обрабатываемую поверхность происходит изменение первоначальной геометрической формы и режущих свойств шлифовального круга. Обработка абразивным инструментом с изменившимися параметрами приводит к снижению качества обработки.Технический результат направлен на повышение точности контроля режущей способности абразивного инструмента.Технический результат достигается тем, что для контроля режущей способности круга используется датчик акустической эмиссии (АЭ), установленный на люнет (опора, исключающая прогиб детали при обработке).Устройство позволяет повысить точность контроля режущей способности абразивного инструмента и качество обработки деталей при шлифовании.The invention relates to the field of abrasive processing and can be used for grinding the necks of crankshafts and other parts of the “shaft” class. During processing under the influence of cutting forces and high temperatures, as well as as a result of the chemical effect of abrasive grains on the surface to be treated, the initial geometric shape and cutting properties of the grinding wheel change. Processing with an abrasive tool with changed parameters reduces the quality of processing. The technical result is aimed at improving the accuracy of control of the cutting ability of the abrasive tool. The technical result is achieved by using an acoustic emission sensor (AE) mounted on the lunette to control the cutting ability of the wheel (support excluding deflection of the part during processing). The device allows to increase the accuracy of control of the cutting ability of the abrasive tool and the quality of processing of parts grinding.

Description

Полезная модель относится к области абразивной обработки и может быть использована при шлифовании шеек коленчатых валов и других деталей класса «вал». В процессе обработки под действием сил резания и высоких температур, а также в результате химического воздействия абразивных зерен на обрабатываемую поверхность происходит изменение первоначальной геометрической формы и режущих свойств абразивного круга. Обработка абразивным инструментом с изменившимися параметрами приводит к снижению качества обработки.The invention relates to the field of abrasive processing and can be used for grinding the necks of crankshafts and other parts of the “shaft” class. In the process of processing under the influence of cutting forces and high temperatures, as well as as a result of the chemical effect of abrasive grains on the surface to be treated, the initial geometric shape and cutting properties of the abrasive wheel change. Processing with an abrasive tool with changed parameters leads to a decrease in the quality of processing.

Известно устройство для контроля режущей способности абразивного круга, которое содержит датчик положения и датчик акустических колебаний, которые расположены на защитной кожуре круга в плоскости симметрии последнего, перпендикулярной плоскости резания. Датчик акустических колебаний расположен на кратчайшем расстоянии от плоскости резания с возможностью взаимодействия с поровым пространством круга посредством выполненного в торцовой плоскости планшайбы канала. Микропроцессор служит для преобразования полученных сигналов с датчика акустических колебаний и датчика положения в сигналы управления исполнительными механизмами станка. Устройство повышает надежность и быстродействие контроля режущей способности абразивного круга (патент РФ №2116185 МПК В24В 55/00).A device for monitoring the cutting ability of the abrasive wheel, which contains a position sensor and a sensor of acoustic vibrations, which are located on the protective skin of the circle in the plane of symmetry of the latter, perpendicular to the cutting plane. The acoustic vibration sensor is located at the shortest distance from the cutting plane with the possibility of interaction with the pore space of the circle by means of a channel faceplate made in the end plane. The microprocessor is used to convert the received signals from the sensor of acoustic vibrations and the position sensor into the control signals of the actuators of the machine. The device improves the reliability and speed of control of the cutting ability of the abrasive wheel (RF patent No. 2116185 IPC V24V 55/00).

Недостатком этого способа является то, что датчик акустических колебаний закреплен на кожухе круга, который воспринимает вибрацию и колебания от электродвигателя привода шлифовального круга, в результате чего получаемый сигнал будет иметь большие погрешности и мало информативен к режущей способности абразивного круга.The disadvantage of this method is that the acoustic vibration sensor is mounted on the casing of the wheel, which senses vibration and vibrations from the grinding wheel drive motor, as a result of which the received signal will have large errors and little information about the cutting ability of the abrasive wheel.

Технический результат полезной модели направлен на повышение качества обработки деталей класса «вал» на круглошлифовальных станках путем повышения точности контроля режущей способности абразивного инструмента.The technical result of the utility model is aimed at improving the quality of processing parts of the "shaft" class on circular grinding machines by increasing the accuracy of control of the cutting ability of an abrasive tool.

Технический результат достигается тем, что в процессе шлифования осуществляется непрерывный контроль режущей способности абразивного инструмента. Анализ регистрируемого сигнала позволяет определять момент предельного состояния абразивного круга, при котором дальнейшая обработка приведет к дефектам на поверхности детали.The technical result is achieved by the fact that in the grinding process, continuous monitoring of the cutting ability of the abrasive tool is carried out. Analysis of the recorded signal allows you to determine the moment of the limit state of the abrasive wheel, at which further processing will lead to defects on the surface of the part.

Отличительными признаками является то, что состояние режущей способности круга контролируется непрерывно с помощью датчика акустической эмиссии (АЭ). Контакт упорной части люнета с обрабатываемой поверхности и характеристики акустико-эмиссионной аппаратуры позволяют получать более достоверный сигнал, характеризующий состояние абразивного инструмента и качество обработки.Distinctive features is that the state of the cutting ability of the wheel is continuously monitored using an acoustic emission sensor (AE). The contact of the resistant part of the lunette with the surface being treated and the characteristics of the acoustic emission equipment make it possible to obtain a more reliable signal characterizing the state of the abrasive tool and the quality of processing.

Явление возникновения и распространения упругих колебаний (акустических волн) в различных процессах называется акустической эмиссией. Это явление исследовано В.Н. Подураевым, А.А. Барзовым, В.А. Гореловым, и получены регрессионные модели параметров АЭ сигнала при обработке металлов резанием.The phenomenon of the occurrence and propagation of elastic vibrations (acoustic waves) in various processes is called acoustic emission. This phenomenon was investigated by V.N. Poduraev, A.A. Barzov, V.A. Gorelov, and obtained regression models of AE signal parameters during metal cutting.

Датчики АЭ являются важнейшими элементами системы акустико-эмиссионного неразрушающего контроля. Датчики АЭ преобразует акустический сигнал АЭ-процесса в электрический сигнал, параметры которого используются для оценки состояния объектов технологических систем.AE sensors are the most important elements of the acoustic emission non-destructive testing system. AE sensors converts the acoustic signal of the AE process into an electrical signal, the parameters of which are used to assess the state of objects of technological systems.

Предлагаемое устройство непрерывного контроля режущей способности абразивного инструмента заключается в следующем.The proposed device for continuous monitoring of the cutting ability of an abrasive tool is as follows.

Процесс шлифования поверхности детали (Фиг. 1) осуществляется на специализированном круглошлифовальном станке модели 3Д423 (1), для перешлифовки шеек коленчатых валов на его станину устанавливается люнет (2) с датчиком АЭ марки GT-301 (3). Получаемый сигнал через предусилители поступает на модуль сбора и формирования АЭ модели A-Line 32D (4). Регистрация сигнала осуществляется на мониторе (5) в виде осциллограмм (фиг. 5), отображающих характер взаимодействия поверхностей в процессе шлифования.The grinding process of the surface of the part (Fig. 1) is carried out on a specialized circular grinding machine model 3D423 (1), to regrind the necks of the crankshafts, a lunette (2) with an AE sensor of the GT-301 brand (3) is installed on its bed. The received signal through the preamplifiers is fed to the AE Line 32D model AE collection and formation module (4). Signal registration is carried out on the monitor (5) in the form of waveforms (Fig. 5), displaying the nature of the interaction of surfaces during grinding.

Датчик АЭ, фиг. 2, состоящий из керамического преобразователя (6), смолы (7), корпуса датчика (8), металлического кожуха (9), акустического поглотителя (10), электрического кабеля (11), крепится с помощью магнитного держателя, фиг. 3, состоящего из магнитов (12), корпуса (13), упора (14), к упорной планке люнета (15) фиг. 4.AE sensor, FIG. 2, consisting of a ceramic transducer (6), resin (7), a sensor housing (8), a metal casing (9), an acoustic absorber (10), an electric cable (11), is attached using a magnetic holder, FIG. 3, consisting of magnets (12), a housing (13), a stop (14), to the stop plate of the lunette (15) of FIG. four.

Кроме того, достоверность регистрируемого сигнала повышается путем фильтрации от посторонних шумов технологической системы. Для устранения или минимизации влияния акустических помех обусловленных работой других сопряжений, используют различие амплитудных распределений сигналов АЭ исследуемого объекта от объекта создающего помеху. Как правило, амплитуда импульсов АЭ от помех значительно меньше, чем от исследуемой в результате затухания акустического сигнала при распространении. Для отделения таких помех в тракт прохождения сигналов включают дискриминатор уровня сигналов, пропускающий на выход лишь те сигналы, амплитуда которых превосходит заданный уровень дискриминации.In addition, the reliability of the recorded signal is increased by filtering from extraneous noise of the technological system. To eliminate or minimize the influence of acoustic noise due to the operation of other interfaces, use the difference in the amplitude distributions of the AE signals of the investigated object from the object creating the interference. As a rule, the amplitude of AE pulses from interference is much smaller than from the acoustic signal studied as a result of attenuation during propagation. To separate such interference, a signal level discriminator is included in the signal path, transmitting only those signals whose amplitude exceeds a predetermined discrimination level.

На фиг. 5 представлены амплитудно-частотные характеристики при шлифовании цилиндрической заготовки, из которых на первом интервале наблюдается незначительное возрастание амплитуды, связанное с приработкой круга, далее второй интервал нормального резания и третий интервал - снижение режущей способности, характеризующееся возрастанием амплитуды АЭ сигнала. Шлифование затупившимся кругом приводит к снижению качества обработки (погрешность, выходящая за поле допуска, прижоги и другие дефектные явления), приводящее к браку. Кроме того, представленные моды амплитудно-частотных характеристик при различной поперечной подаче шлифовального круга позволяют определить оптимальный режим обработки.In FIG. Figure 5 shows the amplitude-frequency characteristics during grinding of a cylindrical workpiece, of which a slight increase in amplitude is observed in the first interval, associated with running in a circle, then the second interval of normal cutting and the third interval are a decrease in cutting ability, characterized by an increase in the amplitude of the AE signal. Grinding with a dull wheel leads to a decrease in the quality of processing (an error that goes beyond the tolerance range, burns and other defective phenomena), leading to marriage. In addition, the presented modes of the amplitude-frequency characteristics at different transverse feeds of the grinding wheel allow us to determine the optimal processing mode.

Claims

A device for continuous monitoring of the cutting ability of an abrasive tool when grinding the surfaces of cylindrical parts using a lunette, characterized in that it contains an acoustic emission sensor (AE) mounted on a thrust lath made with the possibility of direct contact with the workpiece surface of the part and transmitting elastic waves AE through preamplifiers to the AE collection and generation module with registration of the received signal on the monitor in the form of an oscillogram displaying the amplitude-frequency other characteristics of the cutting ability of the abrasive tool.