SU1210994A1 - Method of monitoring a cutting process - Google Patents

Method of monitoring a cutting process Download PDF

Info

Publication number
SU1210994A1
SU1210994A1 SU843805724A SU3805724A SU1210994A1 SU 1210994 A1 SU1210994 A1 SU 1210994A1 SU 843805724 A SU843805724 A SU 843805724A SU 3805724 A SU3805724 A SU 3805724A SU 1210994 A1 SU1210994 A1 SU 1210994A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
signals
cutting
sources
friction
cutting process
Prior art date
Application number
SU843805724A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Николаевич Подураев
Александр Валентинович Кибальченко
Сергей Петрович Бабак
Original Assignee
МВТУ им.Н.Э.Баумана
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 МВТУ им.Н.Э.Баумана filed Critical МВТУ им.Н.Э.Баумана
Priority to SU843805724A priority Critical patent/SU1210994A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1210994A1 publication Critical patent/SU1210994A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Изобретение относитс  к мапмно- строению, в частности к способам контрол  процесса резани , обеспечивающим эффективность механической обработки.The invention relates to the structure, in particular to methods for controlling the cutting process, ensuring the efficiency of machining.

Цель изобретени  повышение точности измерений и расширение пределов контрол  режимов резани ,The purpose of the invention is improving the accuracy of measurements and expanding the limits of control of cutting modes,

Во врем  механической обработки регистрируют сигналы акустической эмиссии, которые по амплитуде дел т на п 128 уровней квантовани  с шириной каждого уровн  k 80 мВ, выдел ют максимумы на кривой N f (А), где N - число импульсов сигналов акустической эмиссии; А - величина амплитуды импульсов,, измен ют услови  механической обработки, например, варьированием режимов резани , пар инструментальных - обрабатываемых материалов и т.д.„ идентифицируют эти максимумы на разрушение трение, пластическое деформирование инструментального и обрабатьшаемого материалов, по изменению которых суд т о протекании самого проце;сса резани .During mechanical processing, acoustic emission signals are recorded that amplitude is divided into 128 128 quantization levels with a width of each level of k 80 mV, maxima in the N f (A) curve are distinguished, where N is the number of pulses of acoustic emission signals; A - the magnitude of the amplitude of the pulses, change the conditions of machining, for example, by varying the cutting conditions, the pairs of instrumental - processed materials, etc. „identify these maxima for friction destruction, plastic deformation of the instrumental and the materials being processed, the process itself; ssa cut.

Способ основан на том, что в процессе , резани  генерируютс  сигналы акустической эмиссии (АЭ), При этом в зоне формообразовани  протекают несколько параллельно-последователь ных процессов различной энергоемкости: пластическое деформирование, трние , разрушение обрабатываемого и инструментального материалов. Источниками сигналов АЭ при пластическом деформировании  вл етс  движение дислокаций, процессы двойни- ковани , при трении - процессы соударени  микронеровностей, адгезионного схватывани  5 при разрушении- зарождение, рост микротрещин„ их сли ние в макротрещины по плоскост м сдвига.The method is based on the fact that in the process of cutting, acoustic emission signals (AE) are generated. At the same time, several parallel-sequential processes of different energy intensity take place in the shaping zone: plastic deformation, three processes, destruction of the material being processed and tool materials. Sources of AE signals during plastic deformation are dislocation movement, twinning processes, and during friction - processes of microscopic irregularities impact, adhesion seizure 5 at destruction – nucleation, growth of microcracks “their fusion into macrocracks along shear planes.

Поэтому каждый процесс характеризуетс  своим математическим ожиданием статистической aмплитy I J генрируемых сигналов АЭ,Therefore, each process is characterized by its mathematical expectation of the statistical amplitude I J of the generated AE signals,

Дл  регистрации источников сигналов АЭ весь диапазон амплитуд: дел т на п 128 уровней квантовани . Данное число уровней квантовани  объ сн етс  минимумом выборки случайной амплитуды из генеральной совокупности событий. Ширина каждого уровн  квантовани  (канала) должна быть 80 мВ. С уменьшениTo register the sources of AE signals, the entire range of amplitudes: divided by 128 levels of quantization. This number of quantization levels is explained by the minimum sample of a random amplitude from the general population of events. The width of each quantization level (channel) should be 80 mV. With a decrease

5five

00

33

00

5five

00

ем ширины уровн  квантовани  происходит переход от макроуровн  к микроуровню при изучении процесса резани . НапримерS при k 80 мВ реги- стрируетс  один источник, близкий к Нормальному распределению, который в этом случае характеризует сам процесс резани , а площадь под кривой - всю энергию сигналов АЭ, генерируемую в зоне резани . При k 40 мВ происходит сужение каналов, т,е, как бы увеличение разрешающей способности шкалы амплитуд в 2 раза. В этом случае уже отчетливо просматриваютс  три источника сигналов АЭ: трение, пластическое деформирование, разрушение. А при k 10 мВ процесс трени  в зоне резани  можно разделить на три микропроцесса: трение микронеровностей по микронеровност м , пластическое деформирование микронеровностей, разр тиение микронеровностей . При k 10 мВ можно идентифицировать процессы, протекаю- шле на микроуровн х. Однако современна  аппаратура, например, ИА- 1024-95 позвол ет регистрировать тольк.о сигналы с шириной канала 10 мВ k : 80 мВ.In the case of the width of the quantization level, the transition from the macro level to the micro level occurs when studying the cutting process. For example, at k 80 mV, one source close to the Normal distribution is recorded, which in this case characterizes the cutting process itself, and the area under the curve represents all the energy of AE signals generated in the cutting zone. At k 40 mV, the channels are narrowed, t, e, as if the resolution amplitude scale increases by a factor of 2. In this case, three sources of AE signals are clearly visible: friction, plastic deformation, and destruction. And at k 10 mV, the process of friction in the cutting zone can be divided into three microprocesses: friction of asperities on microroughnesses, plastic deformation of asperities, reduction of asperities. At k 10 mV, it is possible to identify the processes proceeding at micro levels. However, modern equipment, for example, IA-1024-95, allows recording only signals with a channel width of 10 mV k: 80 mV.

В дальнейшем провод т идентификацию зарегистрированных источников путем изменени  условий механической обработки, например, варьированием режимов резани  пар инструментальных - обрабатываемых материалов и т.д.Subsequently, the identification of the registered sources is carried out by changing the machining conditions, for example, by varying the cutting modes of the tool pairs — the materials being processed, etc.

Пример.Example.

I Исследовани  проводились на вертикально-фрезерном станке FN 20 ZEBRAK (ЧССР).I The studies were carried out on a vertical milling machine FN 20 ZEBRAK (Czechoslovakia).

В качестве режущего инструмента использовали фрезы четырехзубые диаметром 12 мм с углом наклона зубьев й 40 с коническим хвостовиком. Режуща  часть была изготовлена из бы- cтpopeжyгJ eй стали Р6М5К5.Four-teeth cutters with a diameter of 12 mm with a tilt angle of teeth ø 40 with a tapered shank were used as a cutting tool. The cutting part was made of high-speed steel R6M5K5.

Геометри  заточки инструмента:Geometry sharpening tools:

й- (f 45°;y- (f 45 °;

( 10-15(10-15

OO

SS

У- 14, Л: 3 ,J fU- 14, L: 3, J f

R 1 .мм; Д 0° .R 1 .mm; D 0 °.

Основную часть испытаний проводили на образцах из стали ЗОХГСА при следующих режимах резани : V 0,03- 1,2 м/с; S 8 - 80 мм/мин; ,01- 5 f-iMj В 5 - 25 мм.. Пьезоэлектрический датчик крепи- ли на образцах. При этом предполагали , что регистрируютс  сигналы А 9, генерируемые в результате процессов, имеющих место в обрабатываемом мате3The main part of the tests was carried out on samples from ZOHGSA steel under the following cutting conditions: V 0.03-1.2 m / s; S 8 - 80 mm / min; , 01-5 f-iMj B 5 - 25 mm .. A piezoelectric sensor was attached to the samples. In this case, it was assumed that the signals A 9 generated as a result of the processes taking place in the processed material are recorded.

риале, так как сигналы АЭ, генерируемые в инструменте .значительно ослабл ютс  при прохождении границы раздела инструмент - обрабатьгоаемый материал ,rial, since the AE signals generated in the instrument are significantly weakened when the interface between the instrument and the material being processed passes

В качестве измерительной аппаратуры использовали стандартный ком- плект акусто-эмиссионной аппаратуры, состо щий из пьезоэлектрического датчика, предварительного усилител , блока фильтров, основного усилител , блока обработки сигналов, анализатора импульсов М-1024-95 и цифропеча- тающего устройства.A standard set of acoustic emission equipment consisting of a piezoelectric sensor, a preamplifier, a filter unit, a main amplifier, a signal processing unit, a pulse analyzer M-1024-95, and a digitizer were used as measuring equipment.

При проведении экспериментов при п 128, k 20 мВ регистрируютс  источ шки, характеризующие процессы трени , пластического деформировани  разр ш1ени  обрабатываемого материала . На фиг. I показано изменение характера кривой N f (А) в зависимости от изменени  скорости фрезеровани . При малых скорост х резани  регистрируют один (фиг. 1, крива  1 источник сигналов. С увеличением скорости резани  по вл етс  еще один источник (фиг. , крива  2). На больших скорост х резани  регистрируют три источника (фиг. 1, крива  З) сигналов АЭ. При этом мен етс  как мода источников, так и число импульсов, характерирующих источники. При увеличении подачи и глубины резани  тенденци  изменени  характера кривой N f (А) имеет ту же закономерность С увеличением пластических свойств обрабатьгоаемых материалов третий источник по вл етс  на более высоких скорост х резани . Исход  из экспериментальных данных можно предположить , что третий источник характеризует процесс разрушени  обрабатываемого материала. When conducting experiments at n 128, k 20 mV, sources are recorded that characterize the processes of friction, plastic deformation of the discharge of the material being processed. FIG. I shows the change in the nature of the Nf (A) curve as a function of the change in the milling speed. At low cutting speeds, one source is recorded (Fig. 1, curve 1). Another source appears with increasing cutting speed (Fig., Curve 2). At high cutting speeds, three sources are recorded (Fig. 1, curve 3 AE signals. In this case, both the mode of the sources and the number of pulses that characterize the sources change. With increasing feed and depth of cut, the tendency of the N f (A) curve to change has the same pattern. With increasing plastic properties of the materials being processed, the third source appears on more High cutting speeds: Based on experimental data, it can be assumed that the third source describes the process of destruction of the material being processed.

При зтом сигналы АЭ генерируютс  .за счет образовани , роста и сли ни  микротрещин в магистральные трещины по плоскост м сдвига. При уменьшении глубины резани  t с 0,5 до 0,01 мм происходит последовательное исчезновение источников 3 и 2. Остаетс  только источник 1« После введени  в зону резани  СОЖ наблюдаетс  уменьшение числа импульсов этого источника в 5-10 раз. Если предположить , что источник 1 характеризует процессы трени  инструмента с обра- батьгоаемым материалом, а источниками воли напр жений (ВН)  вл ютс  со9- iIn this case, AE signals are generated. Due to the formation, growth and merging of microcracks into main cracks along shear planes. When the cutting depth t decreases from 0.5 to 0.01 mm, sources 3 and 2 disappear. Only source 1 remains. After the coolant is introduced into the cutting zone, a decrease in the number of pulses from this source is observed by a factor of 5-10. If we assume that source 1 characterizes the processes of friction of the instrument with the material being processed, and the sources of voltages (HV) are the same 9-i

дарени  микронеровностей и адгезионное схватывание, тогда становитс  объ снимо вли ние СОЖ на значительное уменьшение числа импульсов источника 1. На фиг. 2 показано вли ние СОЖ на кривую распределени  N f (А) сигналов АЭ. СОЖ, с одной стороны, за счет смазывающего действи  уменьшает коэффициент трени giving asperities and adhesive setting, then the effect of coolant on a significant reduction in the number of pulses from source 1 becomes. In FIG. Figure 2 shows the effect of coolant on the distribution curve of N f (A) AE signals. Coolant, on the one hand, due to the lubricating effect reduces the coefficient of friction

инструментального и обрабатывающего материала, о чем свидетельствует уменьшение числа импульсов источника трени  () фиг. 2), а с другой стороны, за счет снижени  температуры зоны резани  увеличивает работу , необходимую на пластическое деформирование и разрушение (2 и 3, фиг. 2) обрабатываемого материала. На фиг. 3 показано изменение кривой N f (А) при обработке различных по физико-механическим свойствам трех материалов на одинаковых режимах резани .tool and processing material, as evidenced by the decrease in the number of pulses of the source of friction () FIG. 2), on the other hand, by reducing the temperature of the cutting zone, it increases the work required for plastic deformation and destruction (2 and 3, Fig. 2) of the material being processed. FIG. Figure 3 shows the change in the N f (A) curve when processing three materials of different physical and mechanical properties on the same cutting conditions.

В качестве материала выбрана стальSteel is selected as material

ЗОХГСА. Полз чены три источника: 1 - трение; 2 - пластическое деформирование; 3 - разрушение (крива  2). Дл  меди (крива  1) на этих же режимах резани  характерны только трениеZohgsa. Three sources crawled: 1 — friction; 2 - plastic deformation; 3 - destruction (curve 2). For copper (curve 1), only friction is characteristic for the same cutting conditions.

и пластическое деформирование. Источник разрушени  не про вл етс .and plastic deformation. The source of destruction does not manifest.

Наоборот, дл  хрупкого материала (70 г) характерно слабое пласт-{чес- кое деформирование и интенсивные процессы хрупкого разрушени  (крива  3).Conversely, a brittle material (70 g) is characterized by weak plastic deformation and intense brittle fracture processes (curve 3).

Следовательно, регистрируемые источники можно характеризовать модой распределений и площадью источника (общее число импульсов). При этом по энергоемкости источники расположены в следующем пор дке: трение , пластическое деформирование, разрушение. Источниками трени   вл ютс  процессы соударени  микроие- ровностей и адгезионного схватывани , источниками пластического деформировани  - движение дислокаций, источниками разрушени  - рост трещин.Consequently, the recorded sources can be characterized by the mode of distributions and the area of the source (total number of pulses). At the same time, according to energy intensity, the sources are arranged in the following order: friction, plastic deformation, destruction. Sources of friction include the processes of micro-roughness and adhesion seizure, the sources of plastic deformation — dislocation movement, the sources of fracture — the growth of cracks.

Амплитудный анализ сигналов АЭ позвол ет идентифшщроаать источники сигналов АЭ при обработке материалов как на макро-, так и на микроуровн х (макроуровень - это трение, пластическое деформирование, разрушение; микроуровень - зто разделение, иа- пример, процесса трени  на те же составл ющие ).Amplitude analysis of AE signals allows identifying sources of AE signals when processing materials at both macro and micro levels (the macro level is friction, plastic deformation, destruction; the micro level is the separation, i.e., the process of friction on the same components ).

Стро  графическую зависимость N f (А), выдел ют участок с  вно выраженными экстремумами и устанавливают зависимость изменени  площади под указанными участками от параметров процесса резани , в качестве оптимальных принимают параметры, которым соответствуют минимальные . значени  площади под этими участками .The graphical dependence of Nf (A), a section with clearly pronounced extremes is identified and the dependence of the area change under the indicated sections on the parameters of the cutting process is established, the optimal parameters are those that correspond to the minimum. values of the area under these sites.

2020

15 10 515 10 5

20 30 0 50 ВО 70 А фиг.г20 30 0 50 BO 70 A FIG.

20 30 40 50 ВО 70 А фи&,320 30 40 50 BO 70 A fi & 3

Редактор Л. Пчелинска Editor L. Pchelinska

Составитель Г. БариновCompiled by G. Barinov

Техред Л.Микеш Корректор Л. ПилипенкоTehred L. Mikesh Proofreader L. Pilipenko

Заказ 583/16Тираж 1000 Подписное,Order 583/16 Circulation 1000 Subscription,

ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIPI USSR State Committee

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5for inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Branch PPP Patent, Uzhgorod, st. Project, 4

Claims (1)

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ, основанный- на регистрации виброакустических сигналов, о т л и— чающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, реги- стрируют сигналы акустической эмиссии в процессе механической обработки, строят графическую зависимость N = f (А), где N - число импульсов сигналов акустической эмиссии; А величина амплитуды импульсов, при этом выделяют участки с явно выраженными экстремумами и устанавливают зависимость изменения площади под указанными участками от параметров процесса резания, а в качестве оптимальных принимают параметрыt которым соответствуют минимальные значения площади под этими участками.METHOD OF MONITORING THE CUTTING PROCESS, based on the registration of vibroacoustic signals, which consists in the fact that, in order to increase the control accuracy, acoustic emission signals are recorded during machining, and a graphical dependence N = f (A) is constructed, where N is the number of pulses of acoustic emission signals; And the magnitude of the amplitude of the pulses, in this case, select areas with clearly expressed extrema and establish the dependence of the change in the area under the indicated areas on the parameters of the cutting process, and take optimal parameters t to which correspond to the minimum values of the area under these sections. 52109945210994
SU843805724A 1984-10-16 1984-10-16 Method of monitoring a cutting process SU1210994A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843805724A SU1210994A1 (en) 1984-10-16 1984-10-16 Method of monitoring a cutting process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU843805724A SU1210994A1 (en) 1984-10-16 1984-10-16 Method of monitoring a cutting process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1210994A1 true SU1210994A1 (en) 1986-02-15

Family

ID=21144211

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU843805724A SU1210994A1 (en) 1984-10-16 1984-10-16 Method of monitoring a cutting process

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1210994A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5356247A (en) * 1993-07-08 1994-10-18 Dcd, Ltd. Curvilinear profile parts machining method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР 986615, кл. В 23 В 25/06, 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5356247A (en) * 1993-07-08 1994-10-18 Dcd, Ltd. Curvilinear profile parts machining method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Moriwaki et al. Detection for cutting tool fracture by acoustic emission measurement
US4658245A (en) Tool condition and failure monitoring apparatus and method
Guiu et al. Cyclic fatigue of ceramics
SU1210994A1 (en) Method of monitoring a cutting process
Lee et al. Prospects for in-process diagnosis of metal cutting by monitoring vibration signals
Grigoriev et al. Study of wire tool-electrode behavior during electrical discharge machining by vibroacoustic monitoring
Lemaster et al. Monitoring tool wear during wood machining with acoustic emission
US5187669A (en) Programmable surface sensor for machining rough stock
Bai et al. Research on the ductile-mode machining of monocrystalline silicon using polycrystalline diamond (PCD) tools
Waschkies et al. Tool wear monitoring at turning
SU1360902A1 (en) Method of producing chip root
SU1085673A1 (en) Method of determining the intermediate allowances of rough and finishing passes
HASE Study on monitoring and control of machining process by acoustic emission technique
RU2806933C1 (en) Method for determining cutting speed ensuring maximum cutter performance when turning difficult-to-cut steels and alloys using prefabricated cutters with replaceable cutting carbide inserts
SU1445861A1 (en) Method of optimization of the process of mechanical treatment
SU1306649A1 (en) Method of determining optimum speed of cutting
SU1763144A1 (en) Method of cutting treatment control of pieces
SU1234049A1 (en) Apparatus for determining components of specific cutting force
RU1785832C (en) Method of checking cutting tool wear
SU1597695A1 (en) Method of determining endurance of a lot of cutting tools
SU1490599A1 (en) Method for choosing optimum machining mode
Borsellino et al. A new on-line roughness control in finish turning operation
SU1377675A1 (en) Method of assessing workability of materials
SU1202715A1 (en) Method of selecting optimized tool material
SU1427233A1 (en) Method of determining coefficient of relative machinability of materials