Прогнозирование ресурса режущего инструмента

Abstract

В статье рассматривается один из вариантов решения ключевой проблемы обработки материалов резанием – прогнозирования ресурса режущего лезвийного инструмента и разработки на этой основе нового метода диагностирования степени критичности его технического состояния, что и предопределило актуальность представленного в статье материала. При этом под ресурсом понимается период стойкости инструмента между переточками, т. к. длительность эксплуатации инструмента, не требующего перезаточки, наиболее просто поддается автоматическому контролю. Целью исследований, результаты которых изложены в настоящей статье, является создание метода прогнозирования ресурса режущего инструмента, основывающегося на непрерывном контроле в процессе резания величины давления звука, сопровождающего обработку резанием. В процессе исследований были использованы методы: системного анализа, теории резания, теории колебаний и идентификации, выполняемой методом случайного поиска. В результате проведенных исследований разработан метод прогнозирования ресурса режущего инструмента, основывающегося на идентификации параметров прогнозной модели по результатам непрерывного контроля величины давления звука, сопровождающего процесс резания. Причем модель составлена таким образом, что искомый ресурс включен в ее математическую структуру, что позволяет исключить использование при прогнозировании статистически ненадежных критериальных параметров, описывающих предельное состояние инструмента.

У статті розглядається один із варіантів вирішення ключової проблеми обробки матеріалів різанням – прогнозування ресурсу різального лезового інструменту та розроблення на цій основі нового методу діагностування ступеня критичності його технічного стану, що й зумовило актуальність поданого матеріалу. При цьому під ресурсом розуміють період стійкості інструменту між переточуваннями, тому тривалість експлуатації інструменту, що не потребує перезаточування, найбільш просто піддається автоматичному контролю. Метою досліджень, результати яких викладені у цій статті, є створення методу прогнозування ресурсу різального інструменту, що ґрунтується на безперервному контролі в процесі різання величини тиску звуку, що супроводжує обробку різанням. У процесі досліджень були використані такі методи: системного аналізу, теорії різання, теорії коливань та ідентифікації, виконуваної методом випадкового пошуку. За результатами проведених досліджень розроблено метод прогнозування ресурсу різального інструменту, що ґрунтується на ідентифікації параметрів прогнозної моделі за результатами безперервного контролю величини тиску звуку, що супроводжує процес різання. Причому модель складена таким чином, що ресурс включений до її математичної структури, що дозволяє виключити використання при прогнозуванні статистично ненадійні критеріальні параметри, що описують граничний стан інструменту.

The purpose of this article is to examine the methods of diagnosing the quality of functioning of techno-logical system of lathe. This article presents review of the results of mathematical modeling of the dynamics for the wear of a blade tool. It discusses the behavior of sound trend, which accompanying the cutting process as a source of indirect information about the state of the blade tool. The development of a method begins from practice. It is known that when tool wear linear growth the trend of sound is sufficiently stable. When the tool wear is catastrophic the sound trend is fairly sharply. The purpose of diagnosis is just the prediction of the moment of catastrophic tool wear. To solve this problem it is necessary to develop an appropriate prediction model. This model should be a function of time and includes seeking resource of the cutting tool. Under these conditions, the model will solve the basic problems of diagnostics in real time without interrupting the cutting process to monitor the status of the system and the quality of machined surface. To solve this problem was developed predictive model, a distinctive feature and scientific novelty of which is that the seeking tool life is included in the model as one of its main parameters. This parameter is under of identification of the model parameters on the results of monitoring the sound accompanying the cutting process. A tool life characterizes the deadline for its operation at which the tool should be replaced. Naturally, the cutting process must be suspended until the exhaustion of the tool life for to maintain the quality of workpiece. For practical application of this method a "Hardware - software system", which allows to diagnose the quality of the functioning of the metalworking technology system in real time was developed.