SU1748995A1 - Method of controlling cutter state - Google Patents

Method of controlling cutter state Download PDF

Info

Publication number
SU1748995A1
SU1748995A1 SU894750889A SU4750889A SU1748995A1 SU 1748995 A1 SU1748995 A1 SU 1748995A1 SU 894750889 A SU894750889 A SU 894750889A SU 4750889 A SU4750889 A SU 4750889A SU 1748995 A1 SU1748995 A1 SU 1748995A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
tool
cutting
state
acoustic emission
wear
Prior art date
Application number
SU894750889A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Александрович Остафьев
Ян Жижка
Татьяна Реджинальдовна Клочко
Милен Илиев Луканчевский
Original Assignee
Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
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 Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции filed Critical Киевский Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции
Priority to SU894750889A priority Critical patent/SU1748995A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1748995A1 publication Critical patent/SU1748995A1/en

Links

Landscapes

  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

Использование: контроль состо ни  режущего инструмента. Сущность: регистрируют сигнал акустической эмиссии в процессе обработки детали инструментом. Анализ провод т по изменению во времени характеристик сигнала акустической эмис- сии.2 ил.Use: control of the state of the cutting tool. Essence: register the signal of acoustic emission in the process of processing the part with the tool. The analysis is carried out on the time variation of the characteristics of the acoustic emission signal. 2 Il.

Description

Изобретение относитс  к области станкостроени  и может быть использовано дл  определени  износа режущего инструмента и обрабатываемости материалов в услови х автоматизированного процесса механообработки .The invention relates to the field of machine tools and can be used to determine the wear of the cutting tool and the machinability of materials in the conditions of an automated machining process.

Известен способ контрол  состо ни  режущего инструмента, основанный на зависимости усилени  вибрации инструмента от его износа, предусматривающий определение износа по частотной составл ющей сигнала вибраций (1-10 кГц), причем достижение величины допустимого износа определ ют по превышению величины уровн  высокочастотной составл ющей.The known method of monitoring the state of the cutting tool is based on the dependence of the vibration increase of the tool on its wear, providing for determining the wear by the frequency component of the vibration signal (1-10 kHz), and the achievement of the allowable wear value is determined by exceeding the value of the high frequency component.

Недостатком этого способа  вл етс  низка  точность контрол  состо ни  режущего инструмента, так как превышение заданной величины составл ющей сигнала вибрации в низкочастотном диапазоне может быть обусловлено шумами технологической системы инструмента.The disadvantage of this method is the low accuracy of monitoring the state of the cutting tool, since exceeding a predetermined value of the vibration signal component in the low frequency range may be due to the noise of the tool's technological system.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  способ контрол  состо ни  режущего инструмента, заключающийс  в определении степени износа режущейClosest to the present invention is a method for monitoring the state of the cutting tool, consisting in determining the degree of wear of the cutting tool.

кромки инструмента по амплитуде и частоте вибраций, регистрируемых датчиком вибраций путем интегрировани  усиленных сигналов и сравнени  их в компараторе устройства, осуществл ющего способ. Суммарную энергию вибраций за определенный интервал времени сравнивают с установленной величиной, причем превышение последней на определенную величину регистрирует допустимую величину износа.tool edges in amplitude and frequency of vibrations detected by the vibration sensor by integrating the amplified signals and comparing them in the comparator of the device implementing the method. The total energy of vibrations for a certain time interval is compared with a set value, and the excess of the latter by a certain amount registers the allowable amount of wear.

Недостатком этого способа  вл етс  также низка  точность контрол  состо ни  инструмента в процессе резани .The disadvantage of this method is also the low accuracy of control of the tool state during the cutting process.

Цель изобретени  - повышение точности контрол  состо ни  режущего инструмента .The purpose of the invention is to improve the accuracy of monitoring the state of the cutting tool.

На фиг.1 дана блок-схема устройства реализации способа; на фиг.2 - эпюры зависимости кепстра сигнала акустической эмиссии от состо ни  процесса резани .Figure 1 is a block diagram of the device implementation method; Fig. 2 shows plots of the dependence of the cepstrum of the acoustic emission signal on the state of the cutting process.

Способ контрол  состо ни  режущего инструмента осуществл ют по схеме, представленной на фиг.1. Преобразователь 1 акустической эмиссии, в качестве которого используют широполосный нерезонансчыйThe method of controlling the state of the cutting tool is carried out according to the scheme shown in Fig. 1. Acoustic emission transducer 1, which uses wideband non-resonant

елate

СWITH

х|x |

-N-N

0000

юYu

Ю СЛYu SL

ьезоэлектрический преобразователь, устаавливают , например, на резцедержателе ежущего инструмента 2, контактирующего обрабатываемой заготовкой 3 Сигнал акутической эмиссии, возникающей в бне резани  и распростран ющейс  в нструменте 2. усиливают усилительны комплексом, состо щим из предварительного усилител  4 и усилител  5. Регистрирумый диапазон частот 0,5-1,5 МГц  вл етс  наиболее информативным дл  определени  состо ни  режущего инструмента, поскольку он характеризует физические процессы, прШс щ Ю.1ие в результате резани  на уровне макро- и микроструктурных изменений кристаллических решеток материалов пары инструмент - деталь, Фильтрацию усиленного сигнала широкополосного преобразовател  1 осуществл ют при помощи совокупности полосовых фильтров 6,1.,., 6.N, которые позвол ют исследовать сигнал в различных поддиапазонах частот. При этом возможно исследование как отдельных диапазонов, так и всего широкополосного спектра сигнала вибраций. Совокупность фильтров 6.1 ,...6.N подключена к блоку 7 быстрого преобразовани  Фурье (БПФ), причем способ подключени  может быть дво ким: параллельным либо последовательным с установленным на RXO- де блока 7 коммутатором дл  последовательного опроси каналов блокаA piezoelectric transducer is installed, for example, on the tool holder of the tool 2, which contacts the workpiece 3. The acoustic emission signal arising in the cutting bar and propagating in the tool 2. is amplified by a complex consisting of the preamplifier 4 and amplifier 5. The recorded frequency range 0 5-1.5 MHz is the most informative for determining the state of the cutting tool, since it characterizes the physical processes that occur as a result of cutting at macro- and microstructural changes in the crystal lattices of the instrument-part-pair materials. The filtering of the amplified signal of the wideband converter 1 is performed using a combination of 6.1, 6., 6.N bandpass filters, which allow the signal to be studied in different frequency bands. In this case, it is possible to study both individual bands and the entire broadband spectrum of the vibration signal. A set of 6.1, ... 6.N filters is connected to the Fast Fourier Transform (FFT) block 7, and the connection method can be double: parallel or serial with a switch installed on the RXO block 7 for serial polling of the block channels

фильтрации 6,16.N. Блок 7 осуществл етfiltration 6.16. Block 7 implements

разложение поступающих сигналов в различных частотных диапазонах на спектральные составл ющие, Анализ спектральных составл ющих недостаточно эффективен при диагностике состо ни  режущей кромки инструмента, поскольку регистраци  изменени  ширины спектра, амплитуды составл ющих в зависимости от изменени  состо ни  процесса резани  приводит к погрешност м работы устройства, реализующего контроль состо ни  режущего инструмента. Поэтому точность работы повышает анализ параметров функции кепст- рз сигнала акустической эмиссии. Кепсгр представл ет собой функцию логарифма спектра мощности исследуемого сигнала.decomposition of incoming signals in different frequency ranges into spectral components. Analysis of spectral components is not sufficiently effective in diagnosing the state of the cutting edge of the instrument, since recording the change in the width of the spectrum, the amplitudes of the components depending on the change in the state of the cutting process leads to errors in the device, implementing control of the state of the cutting tool. Therefore, the accuracy of the work increases the analysis of the parameters of the acoustic emission signal function. The kepsgr is a function of the logarithm of the power spectrum of the signal under study.

Дл  определени  параметров кепстра сигнала акустической эмиссии процесса механообработки блок 7 БПФ подключают к блоку 8 логарифмировани . Выходной сигнал блока 8 представл ет собой кепстр исследуемого сигнала, который поступает дл  последующих изменений режимов резани  в стойку ЧПУ металлорежущего станка. Поскольку изменение состо ни  процесса механообработки влечет за собой изменение параметров сигнала акустической эмиссии,To determine the parameters of the cepstrum of the acoustic emission signal of the mechanical processing process, the FFT unit 7 is connected to the logarithm unit 8. The output of block 8 is the cap signal of the signal under study, which is fed for subsequent changes in cutting modes to the CNC rack of the cutting machine. Since a change in the state of the machining process entails a change in the parameters of the acoustic emission signal,

то компонента сигнала кепстра, представленна  пиком функции (фиг.2), измен ет свои параметры в соответствии с ростом износа режущей кромки инструмента, характористикой обрабатываемости материала заготовки, наличием сколов и поломок режущей кромки инструмента. Так как рост изнашивани  инструмента характеризует расширение спектра акустической эмиссииThis component of the cepstrum signal, represented by the peak of the function (FIG. 2), changes its parameters in accordance with the increase in wear of the cutting edge of the tool, the characteristics of the workability of the workpiece material, the presence of chipping and breaks of the cutting edge of the tool. Since the increase in tool wear characterizes the expansion of the acoustic emission spectrum

0 в сторону низких частот, происходит смешение пика функции кепстра по оси Врем , мс влево (фиг.2в), тогда как в начале резани  до момента окончани  приработки режущего инструмента пик кепстра0 towards the low frequencies, the peak of the function of the cepstra along the time axis is mixed, ms to the left (Fig. 2b), whereas at the beginning of the cutting until the end of the burn-in of the cutting tool the peak of the cepstrum

5 смещаетс  вправо (фиг.2а) по сравнению с периодом нормального изнашивани  режущей кромки (фиг.2б). Состо ние поломки режущей кромки инструмента характеризует резкое увеличение пика Функции непосред0 ственно перед выкрашиванием режущей кромки, что характеризует напр жени  в режущем клине. В момент поломки пик функции кепстра исчезает (фиг.2г). Таким образом, функци  кепстра сигнала акусти5 ческой эмиссии позвол ет определить состо ние режущего инструмента в процессе резани .5 is shifted to the right (Fig. 2a) as compared with the period of normal wear of the cutting edge (Fig. 2b). The state of breakage of the cutting edge of the tool is characterized by a sharp increase in the peak of the function immediately before chipping the cutting edge, which characterizes the stresses in the cutting wedge. At the moment of breakage, the peak of the cepstrum function disappears (Fig. 2d). Thus, the function of the cepstrum of the acoustic emission signal allows determining the state of the cutting tool during the cutting process.

П р и м е р. В качестве широкополосного пьезоэлектрического преобразовател  1 аку0 стической эмиссии можно использовать, например , датчик марки DUNEGAN/ENDEVCO Р807В. В качестве усилительного комплекса можно использовать, например, широкополосный усилитель высокочастотных сигна5 лов УЗ-29, либо разрабатываемый предусилитель с усилителем с комплексным коэффициентом усилени  60 дБ. Совокупность полосовых фильтров 6.1....6.N может быть реализована, например, на базе филь0 тров Чебышева. Функции блока 7 БПФ и блока 8 логарифмировани  могут быть осуществлены на основе программируемых компьютеров, например, можно использовать ЭВМ типа Электроника - 60 М. ПриPRI me R. For example, a DUNEGAN / ENDEVCO Р807В sensor can be used as a broadband piezoelectric transducer for acoustic emission 1. As an amplifier complex, you can use, for example, a broadband amplifier of high-frequency signals UZ-29, or a preamplifier being developed with an amplifier with a complex gain of 60 dB. The combination of bandpass filters 6.1 ... 6.N can be implemented, for example, on the basis of Chebyshev filters. The functions of block 7 FFT and block 8 of logarithm can be implemented on the basis of programmable computers, for example, you can use a computer like Electronics - 60 M. When

5 этом на входе ЭВМ должно быть предусмотрено устройство сопр жени  блока 7 с системой регистрации аналоговых электрических сигналов, характеризующих параметры акустической эмиссии инстру0 мента.5 this, at the input of the computer, a device must be provided for interfacing unit 7 with a system for recording analog electrical signals characterizing the parameters of acoustic emission of the instrument.

Таким образом, устройство сопр жени  входит в состав блока 7 БПФ м выполнение его может быть осуществлено на основе АЦП (аналого-цифровых преобразователей).Thus, the interface device is included in block 7 FFTs; its execution can be carried out on the basis of ADCs (analog-to-digital converters).

5 При этом число каналов устройства сопр жени  соответствует числу фильтров 6.N (в случае параллельного ввода поддиапазонов регистрируемого сигнала акустической эмиссии), Выходы блока 8 логарифмировани  в случае использовани  системы в автоматизированном процессе механообработки подключают к стойке ЧПУ металлорежущего станка,5 At the same time, the number of channels of the interface corresponds to the number of filters 6.N (in the case of parallel input of subbands of the recorded acoustic emission signal). The outputs of block 8 of logarithm in case of using the system in an automated machining process are connected to the CNC rack of a cutting machine

На фиг,2 представлены эпюры кепстра сигнала акустической эмиссии, соответству- ющие состо нию режущей кромки проходного резца, отраженной стоимостной характеристикой Износ, Ьз Врем , т, где hs - величина износа по заданной грани.Fig. 2 shows the diagrams of the cepstrum of the acoustic emission signal, corresponding to the state of the cutting edge of the bite cutter, reflected by the cost characteristic Wear, bz Time, t, where hs is the amount of wear on a given face.

Эксперименты проведены на станке ТПК-125 ВМ,The experiments were carried out on the machine TPK-125 VM

Геометри  проходного токарного резца: о.-у -8°, материал режущей пластины Т15К6. Материап обрабатываемой заготовки Ст, 45, диаметр 50 мм, Частота вращени  шпиндел  п 800 об/мин; подача 5 8 мм/мин; глубина резани  t О, 3 мм. Резание осуществл лось при отсутствии СОТС (смззочио-охлаждзющей технологической среды).Geometry of the turning turning tool: о.-у -8 °, the material of the cutting plate T15K6. The workpiece material, St, 45, diameter 50 mm, Spindle rotation frequency n 800 rpm; feed rate 5–8 mm / min; depth of cut t Oh, 3 mm. Cutting was carried out in the absence of a coolant cooling system (smzsochio-cooling technological medium).

Положение пика функции кепстра (фиг.2а) (ha 0, соответствует началу резани ) прин то в качестве отсчетного. Стади  нормального износа резца (фиг.26) характеризуетс  смещением по оси абс- цисс от отсчетного положени  на А 15%.The peak position of the cepstrum function (Fig. 2a) (ha 0, corresponding to the start of cutting) is taken as the reference. The stage of normal wear of the tool (Fig. 26) is characterized by a displacement along the abscissa from the reference position by A by 15%.

При достижении предельно допустимого износа (Из 0,8-0,85 мм) пик кепстра смещен почти на 60% в сторону нулевое отклика системы (фиг.2в). Состо ние поломки инструмента (фиг.2г) характеризуетс  резким увеличением пика функции кепстра непосредственно перед выкрашиванием режущей кромки, в момент поломки пик кепстра исчезает. Преимуществом предлагаемого способа контрол  состо ни  режущего инструмента по сравнению с известным  вл етс  повышение точности контрол  поломки, предельно допустимого износа, момента окончани  приработки режущего инструмента в 1,4 раза в услови х автоматизированного производства.Upon reaching the maximum permissible wear (From 0.8-0.85 mm), the peak of the cepstrum is shifted by almost 60% towards the zero response of the system (Fig. 2b). The condition of the tool breakage (Fig. 2d) is characterized by a sharp increase in the peak of the cepstrum function just before chipping the cutting edge, at the moment of the break the peak of the cepstrum disappears. The advantage of the proposed method of controlling the state of the cutting tool compared to the known method is to increase the accuracy of controlling the breakage, the maximum allowable wear, the end of the burn-in time of the cutting tool 1.4 times in terms of automated production.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ контрол  состо ни  режущего инструмента, включающий регистрацию и анализ сигнала акустической эмиссии в процессе обработки детали инструментом, о т- л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности контрол , анализ производ т по изменени) во времени характеристик кепстра сигнала акустической эмиссии.The invention of the method of monitoring the state of the cutting tool, including the registration and analysis of the acoustic emission signal during the machining of the part with the tool, is made so that, in order to increase the accuracy of control, the analysis is performed by change) time characteristics of the cepstrum of the acoustic emission signal. II оabout 4J4J ь. аs but $№2$ №2
SU894750889A 1989-07-03 1989-07-03 Method of controlling cutter state SU1748995A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894750889A SU1748995A1 (en) 1989-07-03 1989-07-03 Method of controlling cutter state

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894750889A SU1748995A1 (en) 1989-07-03 1989-07-03 Method of controlling cutter state

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1748995A1 true SU1748995A1 (en) 1992-07-23

Family

ID=21475418

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894750889A SU1748995A1 (en) 1989-07-03 1989-07-03 Method of controlling cutter state

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1748995A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454647C1 (en) * 2011-03-01 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Measurement and monitoring system of mechanical oscillations of spindle assemblies

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
За вка JP № 57-34062, кл. В 23 Q 17/00, опублик. 21.07.82. За вка JP №52-163861, кл. В 23 Q 15/007, опублик. 16.12.81. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2454647C1 (en) * 2011-03-01 2012-06-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") Measurement and monitoring system of mechanical oscillations of spindle assemblies

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101109165B1 (en) Working system, contact detecting method, and ae contact detecting device
US20120010744A1 (en) Method and device for suppressing chattering of work machine
EP0227138B1 (en) Means for detecting faults or defects in moving machine parts
Webster et al. Raw acoustic emission signal analysis of grinding process
JPS55106751A (en) Tool damage detector
US4441103A (en) Unusual vibration transducer apparatus in machine tools
US5473315A (en) Enhanced means of processing signals used to interpret the condition of machinery
SU1748995A1 (en) Method of controlling cutter state
JPH0463662A (en) Tool abnormality detecting device
JPS5531542A (en) Abnormality detecting system for tool or work in machine tool
JPS61164760A (en) Detecting method of tool breakage
SU1085673A1 (en) Method of determining the intermediate allowances of rough and finishing passes
SU1301643A1 (en) Method of mechanical working
JPH0460780B2 (en)
RU2163182C1 (en) Method for determining roughness degree of surface of part at cutting it in metal cutting machine tool
JPS5676360A (en) Detector for tool failure
SU1763144A1 (en) Method of cutting treatment control of pieces
SU1450967A1 (en) Method of monitoring dimensions of parts
SU1722800A1 (en) Method for diagnosing jet-machining process
SU765702A1 (en) Device for measuring cutting tool wearout
SU1172659A1 (en) Method of determining the elevation of subsequent and previous teeth of the broach
SU954931A1 (en) Metal-cutting machine-tool self-adjusting control system
SU829352A2 (en) Apparatus for measuring cutting tool wear
SU1526915A1 (en) System for measuring tool wear-out
GB2074731A (en) Machining monitor