RU2564043C2 - Method to determine material processability - Google Patents
Method to determine material processability Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564043C2 RU2564043C2 RU2013154868/28A RU2013154868A RU2564043C2 RU 2564043 C2 RU2564043 C2 RU 2564043C2 RU 2013154868/28 A RU2013154868/28 A RU 2013154868/28A RU 2013154868 A RU2013154868 A RU 2013154868A RU 2564043 C2 RU2564043 C2 RU 2564043C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- urms
- acoustic emission
- value
- med
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к обработке материалов резанием и может быть использовано в машиностроении для ускоренной автоматизированной оценки обрабатываемости как традиционно применяемых сталей и сплавов в изменяющихся условиях резания, так и новых марок сплавов, наплавленных и композиционных материалов и т.д.The invention relates to the processing of materials by cutting and can be used in mechanical engineering for an accelerated automated assessment of the machinability of both traditionally used steels and alloys under changing cutting conditions, and new grades of alloys, deposited and composite materials, etc.
Известен способ определения оптимальной скорости резания (SU 1306649 А1, МПК B23B 25/06, дата подачи заявки 18.11.1985), как одного из параметров, характеризующих обрабатываемость материала.A known method for determining the optimal cutting speed (SU 1306649 A1, IPC B23B 25/06, filing date 11/18/1985), as one of the parameters characterizing the workability of the material.
Сущность известного способа состоит в следующем. Осуществляют изменение скорости резания в заданном диапазоне и одновременно регистрируют виброакустический сигнал, излучаемый зоной резания, из которого выделяют сигнал о срыве нароста, определяемый сопоставлением составляющих виброакустического сигнала и частиц нароста на поверхности резания в одинаковые моменты времени, определяют частоты выделенного сигнала, а в качестве оптимальной принимают скорость, при которой частота выделяемого сигнала минимальна. Частота срыва нароста коррелирует со скоростью износа режущего инструмента.The essence of the known method is as follows. The cutting speed is changed in a predetermined range and the vibroacoustic signal emitted by the cutting zone is simultaneously recorded, from which a growth outbreak signal is determined, which is determined by comparing the components of the vibroacoustic signal and growth particles on the cutting surface at the same time, the frequencies of the selected signal are determined, and the optimal signal take the speed at which the frequency of the allocated signal is minimal. The frequency of stalling is correlated with the wear rate of the cutting tool.
Основной недостаток данного способа состоит в том, что для определения скорости резания, при которой частота срыва нароста, а значит и скорость износа режущего инструмента, минимальна, необходимо провести измерения в широком диапазоне скоростей резания, таком, чтобы искомое значение оптимальной скорости резания (минимальной скорости износа) заведомо попадало в этот диапазон. А это существенно увеличивает потребное время и трудоемкость.The main disadvantage of this method is that to determine the cutting speed at which the growth rate of the outgrowth, and hence the wear rate of the cutting tool, is minimal, it is necessary to carry out measurements in a wide range of cutting speeds, such that the desired value of the optimal cutting speed (minimum speed wear) obviously fell into this range. And this significantly increases the time required and the complexity.
Известен также способ оценки обрабатываемости материалов (SU 1377675 А1, МПК G01N 3/58, дата подачи заявки 19.12.1985), заключающийся в том, что осуществляют торцовое точение дисков из эталонного и испытуемого обрабатываемого материалов при одном и том же значении числа оборотов шпинделя, выбранного из условия непревышения величины износа инструмента за один цикл обработки торца критического значения, а в качестве параметра, характеризующего обрабатываемость материала, определяют число импульсов моды амплитудного распределения сигналов акустической эмиссии, соответствующих пластическому деформированию при точении.There is also a method of evaluating the workability of materials (SU 1377675 A1, IPC G01N 3/58, filing date 12/19/1985), which consists in performing mechanical turning of the disks from the reference and test materials being processed at the same spindle speed, selected from the condition of not exceeding the value of tool wear for one cycle of processing the end face of the critical value, and as a parameter characterizing the workability of the material, determine the number of pulses of the mode of the amplitude distribution of acoustic signals th emission corresponding to plastic deformation when turning.
Способ требует соблюдения относительного постоянства условий проведения исследований для определенной партии материалов и позволяет определить только относительный коэффициент обрабатываемости материалов данной партии по сравнению с эталонным, что существенно ограничивает его возможности широкого применения на практике. Кроме того, остается открытым вопрос: какой материал выбрать в качестве эталонного для данной партии?The method requires compliance with the relative constancy of the conditions for conducting research for a particular batch of materials and allows you to determine only the relative coefficient of machinability of materials of this batch in comparison with the reference, which significantly limits its widespread use in practice. In addition, the question remains: what material to choose as a reference for a given batch?
Задачами изобретения являются: сокращение времени и трудоемкости определения обрабатываемости материалов, определение не относительного, а абсолютного значения обрабатываемости.The objectives of the invention are: reducing the time and complexity of determining the workability of materials, determining not the relative, but the absolute value of workability.
Поставленные задачи решаются тем, что в способе оценки обрабатываемости материалов резанием, состоящем в регистрации параметров сигналов акустической эмиссии - числа импульсов моды амплитудного распределения, соответствующих пластическому деформированию при точении, согласно изобретению для регистрируемого датчиком сигнала акустической эмиссии рассчитывают среднее квадратическое значение сигнала в рассматриваемом интервале времени (Urms), с помощью преобразования Фурье получают амплитудно-частотное представление сигнала акустической эмиссии, определяют значение медианной частоты (Fmed), а по их произведению судят об обрабатываемости материалов.The tasks are solved by the fact that in the method for evaluating the machinability of materials by cutting, which consists in recording the parameters of the acoustic emission signals — the number of pulses of the amplitude distribution mode corresponding to plastic deformation during turning, according to the invention, the mean square value of the signal in the considered time interval is calculated for the acoustic emission signal recorded by the sensor (Urms), using the Fourier transform get the amplitude-frequency representation of the acoustic signal emission, the median frequency (F med ) is determined, and their work is used to judge the workability of the materials.
Технический результат предлагаемого изобретения выражается в следующем. За счет существования линейной связи между обрабатываемостью материала и значением произведения параметров сигналов акустической эмиссии (Urms×Fmed) появляется возможность значительного сокращения трудоемкости и времени процесса оценки обрабатываемости материалов, расширяются границы применения его на практике. Кроме того, все необходимые процедуры предлагаемого изобретения могут быть автоматизированы.The technical result of the invention is expressed as follows. Due to the existence of a linear relationship between the workability of the material and the value of the product of the parameters of the acoustic emission signals (Urms × F med ), it becomes possible to significantly reduce the complexity and time of the process of evaluating the workability of materials, and the scope of its application in practice is expanding. In addition, all necessary procedures of the invention can be automated.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. При точении широкополосный датчик акустической эмиссии (АЭ) устанавливают на державку резца, осуществляют точение, получаемый сигнал АЭ подвергают обработке в автоматизированном режиме - рассчитывают среднее квадратическое значение сигнала в рассматриваемом интервале времени, с помощью преобразования Фурье получают амплитудно-частотное представление сигнала, для которого рассчитывают значение медианной частоты (Fmed). Величина произведения Urms×Fmed этих двух параметров сигналов АЭ позволяет однозначно судить об обрабатываемости материалов.The proposed method is implemented as follows. When turning, a broadband acoustic emission sensor (AE) is mounted on the tool holder, turning is performed, the received AE signal is processed in an automated mode - the average square value of the signal is calculated in the considered time interval, and the amplitude-frequency representation of the signal is calculated using the Fourier transform for which the value of the median frequency (F med ). The value of the product Urms × F med of these two parameters of AE signals allows us to unambiguously judge the workability of materials.
Пример. Для эксперимента в качестве обрабатываемого материала использовали 6 образцов легированной стали (таблица1)Example. For the experiment, 6 alloy steel samples were used as the processed material (table1)
п/пNo.
p / p
Для обеспечения быстрого изнашивания в качестве инструмента были выбраны пластины из быстрорежущей стали Р6М5Ф3 квадратные 13-0,1 мм, задний угол 12°, толщина 4,5 мм, устанавливаемые в державку. Геометрические параметры пластины, установленной в державку: передний угол 0, задний угол 12°, главный и вспомогательный угол в плане 45°. Величину износа определяли на микроскопе МБС-10 (увеличение-шкала 4) с камерой-окуляром MU500.To ensure rapid wear as a tool plate were selected HSS R6M5F3 -0,1 square 13 mm, a clearance angle of 12 °, 4.5 mm thickness, mounted in the tool holder. Geometrical parameters of the plate installed in the holder: rake angle 0, rake angle 12 °, main and auxiliary angle in plan 45 °. The amount of wear was determined on an MBS-10 microscope (magnification-scale 4) with a MU500 eyepiece camera.
В качестве критерия для сравнения использовали расчетный удельный износ РУИ, мкм/торец.As a criterion for comparison, the calculated specific wear of RUI, μm / end face, was used.
РУИ=h/N·1000,RUI = h / N1000,
где N - число обработанных торцов, величина износа (максимальная высота фаски износа резца в направлении, перпендикулярном режущей кромке).where N is the number of machined ends, the amount of wear (the maximum height of the chamfer wear of the cutter in the direction perpendicular to the cutting edge).
Обработку сигналов АЭ осуществляли в среде Matlab. Рассчитывали среднеквадратическое значение сигнала и значение Fmed медианной частоты амплитудно-частотного представления сигналов АЭ. Затем строили графики зависимости расчетного удельного износа РУИ от произведения Urms×Fmed.AE signal processing was carried out in Matlab. The rms value of the signal and the F med value of the median frequency of the amplitude-frequency representation of the AE signals were calculated. Then, we plotted the dependences of the calculated specific wear of the RUI on the product Urms × F med .
Обработку резанием проводили на трех скоростях точения: 315, 400, 500 об/мин, фиг.1, фиг.2, фиг.3.Processing by cutting was carried out at three turning speeds: 315, 400, 500 rpm, figure 1, figure 2, figure 3.
Полученные результаты сведены в таблицу 2 и для наглядности представлены графически. Видно, что с коэффициентом корреляции R2, близким к единице, обнаруживается линейная связь РУИ от Urms×Fmed, что позволяет быстро определять значения обрабатываемости материала для данной скорости резания. Значения обрабатываемости для других скоростей резания можно получить аппроксимацией уже известных данных.The results obtained are summarized in table 2 and are presented graphically for clarity. It can be seen that with a correlation coefficient of R 2 close to unity, a linear relationship of RUI from Urms × F med is found , which allows you to quickly determine the values of material workability for a given cutting speed. Machinability values for other cutting speeds can be obtained by approximating already known data.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154868/28A RU2564043C2 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Method to determine material processability |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154868/28A RU2564043C2 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Method to determine material processability |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013154868A RU2013154868A (en) | 2015-06-20 |
RU2564043C2 true RU2564043C2 (en) | 2015-09-27 |
Family
ID=53433475
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013154868/28A RU2564043C2 (en) | 2013-12-10 | 2013-12-10 | Method to determine material processability |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2564043C2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1038083A1 (en) * | 1982-07-01 | 1983-08-30 | Научно-Исследовательский Институт Проблем Машиностроения При Московском Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшем Техническом Училище Им.Н.Э.Баумана | Method and apparatus for monitoring cutting tool wear |
SU1340906A1 (en) * | 1986-01-20 | 1987-09-30 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Method of turning |
SU1377675A1 (en) * | 1985-12-19 | 1988-02-28 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Method of assessing workability of materials |
-
2013
- 2013-12-10 RU RU2013154868/28A patent/RU2564043C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1038083A1 (en) * | 1982-07-01 | 1983-08-30 | Научно-Исследовательский Институт Проблем Машиностроения При Московском Ордена Ленина,Ордена Октябрьской Революции И Ордена Трудового Красного Знамени Высшем Техническом Училище Им.Н.Э.Баумана | Method and apparatus for monitoring cutting tool wear |
SU1377675A1 (en) * | 1985-12-19 | 1988-02-28 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Method of assessing workability of materials |
SU1340906A1 (en) * | 1986-01-20 | 1987-09-30 | МВТУ им.Н.Э.Баумана | Method of turning |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013154868A (en) | 2015-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liao et al. | On monitoring chip formation, penetration depth and cutting malfunctions in bone micro-drilling via acoustic emission | |
Wilkowski et al. | Vibro-acoustic signals as a source of information about tool wear during laminated chipboard milling | |
CN107102063B (en) | A kind of line aluminium alloy side 7XXX ingot casting defect detection on ultrasonic basis | |
TW200730285A (en) | Real time target topography tracking during laser processing | |
Denaud et al. | Wood peeling process monitoring: a comparison of signal processing methods to estimate veneer average lathe check frequency | |
Lissek et al. | Online-monitoring for abrasive waterjet cutting of CFRP via acoustic emission: Evaluation of machining parameters and work piece quality due to burst analysis | |
RU2564043C2 (en) | Method to determine material processability | |
Roney et al. | Acoustic signal analysis for prediction of flank wear during conventional milling | |
Aguilera et al. | Advances on indirect methods to evaluate tool wear for Radiata pine solid wood molding | |
US20220411314A1 (en) | Cutting method and cutting device for scoring components made of glass or ceramic, and method for splitting components made of glass or ceramic | |
CN105277573A (en) | Accurate positioning method for small flaw of medium plate flaw detection | |
Charoenprasit et al. | An Investigation of Noise Characteristic During End Milling Process | |
Hassan et al. | Tool pre-failure monitoring in intermittent cutting operations | |
Thaler et al. | Chatter recognition in band sawing based on feature extraction and discriminant analysis | |
Maradei et al. | Monitoring of the tool condition with acoustic emission signal analysis using wavelet packets | |
Dudzik | The possibility of applying acoustic emission method to optimize determination of milling parameters | |
HASE | Study on monitoring and control of machining process by acoustic emission technique | |
Takahashi et al. | Development of an in situ tool wear monitoring system using the cutting sound | |
CN104297344A (en) | Ultrasonic flaw detection method of roll forging part | |
RU2013123625A (en) | METHOD FOR DETERMINING THE OPTIMAL CUTTING SPEED DURING METAL PROCESSING | |
Salame et al. | Sensor-based identification of tool wear in turning | |
Robben et al. | Airborne sound emission as a process monitoring tool in the cut-off grinding of concrete | |
Khripunov et al. | Machinability metallic materials estimation based on acoustic emission of turning | |
Ninomiya et al. | Development and testing of a turning process monitoring system using acoustic emission | |
RU2163182C1 (en) | Method for determining roughness degree of surface of part at cutting it in metal cutting machine tool |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161211 |