RU2024006C1 - Method of wear inspection of cutting tool - Google Patents

Method of wear inspection of cutting tool Download PDF

Info

Publication number
RU2024006C1
RU2024006C1 SU4915513A RU2024006C1 RU 2024006 C1 RU2024006 C1 RU 2024006C1 SU 4915513 A SU4915513 A SU 4915513A RU 2024006 C1 RU2024006 C1 RU 2024006C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tool
wear
cutting
signals
amplitudes
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.В. Василенко
О.А. Григорьева
В.В. Летуновский
Э.А. Петровский
Ю.С. Родионов
В.В. Шильдин
Original Assignee
Сибирская аэрокосмическая академия
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сибирская аэрокосмическая академия filed Critical Сибирская аэрокосмическая академия
Priority to SU4915513 priority Critical patent/RU2024006C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2024006C1 publication Critical patent/RU2024006C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrumentation engineering. SUBSTANCE: cutting zone is probed with acoustic signals. Their frequency is set within 106-107 Hz. Amplitudes of these signals under working and decreased feed of tool are measured and wear of tool is estimated by relation of these amplitudes. EFFECT: increased authenticity of wear inspection of tool. 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке металлов резанием и может быть использовано для определения износа инструмента по задней поверхности в процессе резания. The invention relates to the processing of metals by cutting and can be used to determine tool wear on the rear surface during cutting.

Известен способ определения износостойкости режущего инструмента при обработке заготовки на станке [1], заключающийся в том, что для эталонного инструмента определяют корреляционную связь между периодом износостойкости и приращением сигнала акустической эмиссии, полученного на холостом ходу станка и при резании. A known method for determining the wear resistance of a cutting tool when machining a workpiece on a machine [1], which consists in the fact that for the reference tool, a correlation between the wear period and the increment of the acoustic emission signal obtained at idle and during cutting is determined.

Исследуемым инструментом осуществляют резание, аналогично определяют приращение сигнала акустической эмиссии и по полученной корреляционной зависимости определяют значение износостойкости исследуемого инструмента. The tool under study is cut, the increment of the acoustic emission signal is similarly determined, and the wear resistance value of the tool under study is determined from the obtained correlation dependence.

Однако данный способ имеет следующие недостатки. Измерение амплитуды сигнала акустической эмиссии производится при изменяющейся температуре, что в процессе измерения не обеспечивает оптимальности, так как измерение производят при одновременно меняющихся и взаимодействующих технологических режимах (скорости, подаче, глубине резания). However, this method has the following disadvantages. The measurement of the amplitude of the acoustic emission signal is carried out at a changing temperature, which during the measurement process does not provide optimality, since the measurement is carried out under simultaneously changing and interacting technological modes (speed, feed, cutting depth).

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ, реализованный в устройстве для контроля состояния режущего инструмента [2], заключающийся в том, что при механической обработке в результате взаимодействия детали и инструмента создается сигнал акустической эмиссии, который измеряется. Одновременно определяется расход СОЖ. Оценивают амплитуду акустического сигнала, сигнал запоминают и принимают за образцовый. В процессе работы производят сравнение текущего сигнала с образцовым. По результатам производится оценка степени износа инструмента и на основе оценки в систему ЧПУ станка выделяется сигнал для изменения при необходимости параметров процесса механообработки. The closest technical solution, selected as a prototype, is the method implemented in the device for monitoring the state of the cutting tool [2], which consists in the fact that during machining as a result of the interaction of the part and the tool creates an acoustic emission signal, which is measured. At the same time, the coolant consumption is determined. The amplitude of the acoustic signal is estimated, the signal is remembered and taken as exemplary. In the process, the current signal is compared with the exemplary one. Based on the results, an assessment is made of the degree of wear of the tool and, based on the evaluation, a signal is allocated to the CNC system of the machine to change, if necessary, the parameters of the machining process.

Недостатком данного способа является низкая достоверность контроля, так как используются сигналы малоинформативные и сильно подверженные помехам, в частности микрофоном регистрируются колебания звукового диапазона (16-2˙104) Гц.The disadvantage of this method is the low reliability of the control, since the signals are uninformative and highly susceptible to interference, in particular, the sound frequency range (16-2-10 4 ) Hz is recorded by a microphone.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля износа режущего инструмента. Это достигается тем, что зондируют зону резания сигналами частотой (106-107) Гц, при рабочей подаче инструмента изменением скорости резания поддерживают температуру в зоне резания практически постоянной, периодически уменьшают подачу инструмента до фиксированного, при этом также измеряют амплитуду указанных сигналов и по отношению амплитуд этих сигналов при рабочих и уменьшенных подачах инструмента определяют его износ.The purpose of the invention is to increase the reliability of control of wear of the cutting tool. This is achieved by probing the cutting zone with signals with a frequency of (10 6 -10 7 ) Hz, when the tool feeds by changing the cutting speed, the temperature in the cutting zone is kept almost constant, the tool feed is periodically reduced to a fixed one, while the amplitude of the indicated signals is also measured and the ratio of the amplitudes of these signals at working and reduced tool feeds determines its wear.

На фиг. 1 представлена схема устройства конкретной реализации данного способа; на фиг. 2 - зависимость средней величины фаски износа по задней поверхности инструмента от отношения амплитуд отраженных сигналов при уменьшенных и рабочих подачах. In FIG. 1 shows a diagram of a device for a specific implementation of this method; in FIG. 2 - dependence of the average value of the chamfer of wear on the rear surface of the tool on the ratio of the amplitudes of the reflected signals at reduced and working feeds.

Предложенный способ реализуется следующим образом. The proposed method is implemented as follows.

Устройство для реализации данного способа содержит инструментальный узел 1 с пьезопреобразователем, смонтированным в режущем инструменте, ультразвуковой измеритель 2, управляющую ЭВМ 3, исполнительный орган 4 привода главного движения, исполнительный орган 5 привода подач, датчик 6 температуры, обрабатываемую деталь 7 и патрон 8. A device for implementing this method comprises an instrument assembly 1 with a piezoelectric transducer mounted in a cutting tool, an ultrasonic meter 2, a control computer 3, an actuator 4 of the main drive, an actuator 5 of the feed drive, a temperature sensor 6, a workpiece 7 and a cartridge 8.

В процессе резания пьезопреобразователем 1 производят зондирование зоны резания акустическим сигналом с частотой (106-107) Гц и регистрируют амплитуду отраженного сигнала Ар ультразвуковым измерителем, преобразованный сигнал от которого поступает на управляющую ЭВМ 3.In the process of cutting with a piezoelectric transducer 1, the cutting zone is probed with an acoustic signal with a frequency of (10 6 -10 7 ) Hz and the amplitude of the reflected signal A r is recorded with an ultrasonic meter, the converted signal from which is fed to the control computer 3.

В процессе механической обработки скорости резания через исполнительный орган 4 изменяют таким образом, чтобы температура в зоне резания, измеряемая датчиком 6, поддерживалась постоянной. При этом сигнал от датчика 6 также передается на управляющую ЭВМ 3, где непрерывно сравнивается и преобразуется в сигнал управления скоростью. During the machining process, the cutting speeds through the actuator 4 are changed so that the temperature in the cutting zone, measured by the sensor 6, is kept constant. In this case, the signal from the sensor 6 is also transmitted to the control computer 3, where it is continuously compared and converted into a speed control signal.

В определенный момент времени исполнительный механизм 5 производит кратковременное уменьшение подачи резца, при котором также производится зондирование и регистрация амплитуды отраженного сигнала Ау.At a certain point in time, the actuator 5 produces a short-term reduction in the feed of the cutter, at which sounding and registration of the amplitude of the reflected signal A y are also performed.

Отношение Аур при помощи ЭВМ сравнивается с аналогичной величиной по корреляционной зависимости, полученной при обработке эталонной пары деталь-инструмент.The ratio A y / A r using a computer is compared with a similar value in the correlation dependence obtained by processing the reference pair of part-tool.

По величине отношения Аур судят о величине фаски износа.The magnitude of the ratio A y / A p is judged on the value of the chamfer wear.

Предложенный способ основан на том, что процессы снятия припуска, образования стружки и обработанной поверхности, а также образования поверхностей износа сопровождаются выделением импульсов акустической эмиссии в диапазоне частот 103-109 Гц, причем импульсы, обусловленные износом и разрушением режущего инструмента наиболее четко проявляются в области частот 106-107 Гц.The proposed method is based on the fact that the processes of removal of allowance, chip formation and the machined surface, as well as the formation of wear surfaces are accompanied by the emission of acoustic emission pulses in the frequency range 10 3 -10 9 Hz, and the pulses due to wear and destruction of the cutting tool are most clearly manifested in frequency range 10 6 -10 7 Hz.

П р и м е р. Проводят точение партии 100 шт. заготовок из материала сталь 45 резцом из твердого сплава Т15К6. Скорость резания изменяют в пределах 100-150 м/мин так, чтобы температура на поверхности контакта составляла 450-500оС и поддерживалась постоянной. В процессе резания проводили зондирование зоны резания акустическим сигналом пьезопреобразователя ЦТС-19 с резонансной частотой 2,5 мГц и регистрировали амплитуды отраженных сигналов Ар. Данные об измерении температуры преобразовывали в сигнал управления скоростью при помощи управляющей микроЭВМ "Электроника НЦ-31" станка с ЧПУ 16К20Т1.PRI me R. Spend the batch of 100 pcs. workpieces made of steel 45 material with a T15K6 carbide cutter. The cutting speed is varied within 100-150 m / min, so that at the contact surface temperature was about 450-500 C and maintained constant. In the process of cutting, the cutting zone was probed with the acoustic signal of the TsTS-19 piezoelectric transducer with a resonant frequency of 2.5 MHz and the amplitudes of the reflected signals A r were recorded. The temperature measurement data was converted into a speed control signal using a 16K20T1 CNC machine, a microcircuit of Electronics NTs-31.

Периодически на каждой заготовке производили кратковременное уменьшение подачи, при которой также осуществляли зондирование и регистрацию амплитуд отраженных сигналов Ау, которые поступали в ЭВМ и сравнивались с корреляционной зависимостью Аур = f (h3) эталона. Поле рассеяния значений h3 в зависимости от Аур ограничено кривыми 1 и 3, а средние значения величин износа при обработке партии деталей показаны кривой 2. Максимальная дисперсия износа h3 по критерию отношения амплитуд Аур акустической эмиссии, указанной в области режимов резания, составила 40-50%. Использование же в качестве критерия износа h3 отношения величин удельного электросопротивления Rу/Rр при обработке в тех же условиях дает дисперсию в 3-4 раза больше.Periodically, on each blank, a short-term decrease in supply was made, at which sounding and recording of the amplitudes of the reflected signals A y , which were received by the computer and were compared with the correlation dependence A y / A p = f (h 3 ) of the standard, were also carried out. The scattering field of values of h 3 depending on A y / A p is limited by curves 1 and 3, and the average values of wear during processing of a batch of parts are shown by curve 2. The maximum dispersion of wear h 3 according to the criterion of the ratio of amplitudes A y / A p of acoustic emission indicated in the field of cutting modes, amounted to 40-50%. Using as the criterion of wear h 3 the ratio of the values of electrical resistivity R y / R p when processing under the same conditions gives a dispersion of 3-4 times more.

Claims (1)

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА, заключающийся в том, что принимают акустические сигналы из зоны резания, оценивают их амплитуды и по ним определяют степень износа инструмента, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, зондируют зону резания сигналами частотой 106 - 107 Гц, при рабочей подаче инструмента изменением скорости резания поддерживают температуру в зоне резания практически постоянной, периодически уменьшают подачу инструмента до фиксированного значения, при этом также измеряют амплитуду указанных сигналов и по отношению амплитуд этих сигналов при рабочих и уменьшенных подачах инструмента определяют его износ.METHOD FOR WEARING THE CUTTING TOOL WEAR, which consists in receiving acoustic signals from the cutting zone, evaluating their amplitudes and using them determine the degree of tool wear, characterized in that, in order to increase the reliability of control, the cutting zone is probed with signals with a frequency of 10 6 - 10 7 Hz, when the tool feeds by changing the cutting speed, the temperature in the cutting zone is kept almost constant, the tool feed is periodically reduced to a fixed value, while the amplitude of the nnyh signals and relative amplitudes of these signals at the working and feed rate reduction tool determine its wear.
SU4915513 1991-03-14 1991-03-14 Method of wear inspection of cutting tool RU2024006C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4915513 RU2024006C1 (en) 1991-03-14 1991-03-14 Method of wear inspection of cutting tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4915513 RU2024006C1 (en) 1991-03-14 1991-03-14 Method of wear inspection of cutting tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2024006C1 true RU2024006C1 (en) 1994-11-30

Family

ID=21562893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4915513 RU2024006C1 (en) 1991-03-14 1991-03-14 Method of wear inspection of cutting tool

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2024006C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105067469A (en) * 2015-07-27 2015-11-18 西北工业大学 Parameter adjustable-right angle and oblique angle cutting test apparatus and cutting method thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 1441260, кл. G 01N 3/58, 1986. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1499181, кл. G 01N 3/58, 1987. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105067469A (en) * 2015-07-27 2015-11-18 西北工业大学 Parameter adjustable-right angle and oblique angle cutting test apparatus and cutting method thereof
CN105067469B (en) * 2015-07-27 2017-10-10 西北工业大学 A kind of cutting process at the right angle of adjustable parameter and inclined cutting experimental rig

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4559600A (en) Monitoring machine tool conditions by measuring a force component and a vibration component at a fundamental natural frequency
Rao Tool wear monitoring through the dynamics of stable turning
US4831365A (en) Cutting tool wear detection apparatus and method
Hase et al. The relationship between acoustic emission signals and cutting phenomena in turning process
US4724524A (en) Vibration-sensing tool break and touch detector optimized for machining conditions
US4694686A (en) Cutting tool wear monitor
US4365133A (en) Method of and apparatus for electroerosively machining a 3D cavity in a workpiece
König et al. Tool monitoring of small drills with acoustic emission
El Gomayel et al. On-line tool wear sensing for turning operations
GB2089267A (en) Sensing tool electrode wear in electroerosion machining
Lee et al. Prospects for in-process diagnosis of metal cutting by monitoring vibration signals
RU2024006C1 (en) Method of wear inspection of cutting tool
US5187669A (en) Programmable surface sensor for machining rough stock
XiaoQi et al. In-process tool monitoring through acoustic emission sensing
Abu-Zahra et al. Calibrated method for ultrasonic on-line monitoring of gradual wear during turning operations
Waschkies et al. Tool wear monitoring at turning
RU2163182C1 (en) Method for determining roughness degree of surface of part at cutting it in metal cutting machine tool
Waschkies et al. Tool wear monitoring at turning and drilling
SU1301643A1 (en) Method of mechanical working
SU1765758A1 (en) Method for proximate monitoring of manufactured surface
US4472970A (en) Method of measuring the dimensions of tools and/or workpieces of metal
SU1022780A1 (en) Rectilinear sliding guides
SU1211640A1 (en) Method of determining optimum cutting speed in machining materials
SU1445861A1 (en) Method of optimization of the process of mechanical treatment
Melnychuk et al. Three-parameter system for monitoring the wear of cutting tools on CNC machines in automated production conditions