Косвенные методы диагностики режущих инструментов (часть 3)

Устройства, основанные на контроле уровня колебаний. Известно, что в процессе резания генерируются колебания различных частот и амплитуд, которые в значительной степени зависят от состояния режущих лезвий.

Колебания в диапазоне звуковых и околозвуковых частот регистрируются с помощью датчиков ускорения (как правило, пьезоэлектрических).  Исследования показывают, что по мере затупления инструмента возрастает энергия (амплитуда) высокочастотных колебаний. Объектом контроля в этом случае служит соотношение энергий высоко- и низкочастотных колебаний, определяемое путем измерения интенсивности колебаний или звукового давления в определенном диапазоне частот.

При принятии решения об использовании колебаний для контроля работоспособности инструмента следует учитывать, что в ряде случаев на изменения спектра звуковых и прочих видов колебаний существенное влияние оказывают непосредственно изменения режимов резания.

В этом случае необходимо сначала выделить составляющую амплитуды, генерируемую в результате изменения режима резания, а затем идентифицировать оставшуюся часть сигнала.

Практика показывает, что более достоверную информацию обеспечивает измерение не непосредственно амплитуд колебаний, а соотношений амплитуд в том или ином направлении действия сил по мере изнашивания инструмента. Установлено, что такие соотношения в значительной степени зависят от направления действия сил резания.

Устройства, основанные на измерении акустической эмиссии. Под акустической эмиссией понимают процесс расхождения волн, возникающих в результате освобождения энергии упругости материала при его деформации, разрушении или структурно-фазовых превращениях. Источники акустической эмиссии, действующие в процессе резания. К ним следует добавить зоны износа инструмента, образования выкрашиваний и сколов, а также все прочие зоны, в которых возможно выделение механической (коробки скоростей подач, ходовые винты) ици электромагнитной (реле, контакторы) энергии.

Акустическая эмиссия расходится в материале аналогично ультразвуковым волнам, подвергаясь отражениям и всевозможным изменениям. Поэтому для использования такого сигнала необходима тщательная электронная поддержка, фильтрация и т.д. Встречаются два основных типа сигналов: 1) постоянный с малой амплитудой, генерированный в результате пластических деформаций материала и трения на контактных площадках; 2) импульсный значительной амплитуды, связанный с образованием микротрещин в инструменте, стружке и поверхностном слое детали. Сигналы первого типа характерны для обработки материалов, дающих сливную стружку; их амплитуда возрастает при возрастании износа задней поверхности инструмента и скорости резания. Сигналы второго типа характерны для обработки хрупких материалов; в этом случае импульс, возникший в результате скола элемента стружки, накладывается на сигнал первого типа, генерируемый в результате процессов трения и изнашивания.

Для регистрации сигналов могут использоваться пьезоэлектрические датчики , пленочные датчики  и др.