Способ контроля износа режущего инструмента

 

Использование: контроль режущего инструмента методом акустической эмиссии в автоматизированном металлобрабатывающем производстве. Сущность изобретения: регистрируют суммарное число импульсов в периоды холостого хода, по которому осуществляют контроль износа режущего инструмента . 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)СО

)Ql

QO (л) (21) 4740180/08 (22) 25.09.89 (46) 07,01.93. Бюл. ЬЬ 1 (71) Институт машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения АН СССР (72) В,С,Фадеев, А.В.Конаков, B,Н.Аникин, А,П.Купряков, Н.М,Паладин и О,А.Лапонникова (56) Авторское свидетельство СССР

N 1441260, кл. G 01 N 3/58, 1988.

Авторское свидетельство СССР

Мт 921689, кл. В 23 B 25/06, 1980, Изобретение относится к способам контроля режущего инструмента, в частности к методам акустической эмиссии (АЭ), в процессе его эксплуатации и может быть использовано в автоматизированном металлообрабатывающем производстве, Известен способ определения износостойкости режущего инструмента, по которому при механической обработке регистрируют параметр, характеризующий износостойкость, — разность амплитуд АЭ в диапазоне частоты 450 кГц при резании после стабилизации условий резания и на холостом ходу.

Недостатком данного способа является то, что параметр износостойкости — амплитуда или разность амплитуд АЭ вЂ” не является надежным при прогнозировании иэносостойкости режущего инструмента, так как наиболее чувствительным параметром АЭ к износу инструмента является число импульсов, которое по мере увеличения износа растет, а дисперсия распределения уменьшается... Ж» 1785832 А1

<я)з В 23 В 25/06, G 01 N 3/58 (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ИЗНОСА РЕ)КУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (57) Использование: контроль режущего инструмента методом акустической эмиссии в автоматизированном металлобрабатывающем производстве. Сущность изобретения; регистрируют суммарное число импульсов в периоды холостого хода, по которому осуществляют контроль износа режущего инструмента. 2 ил.

Наиболее близким к изобретению является способ активного контроля износа режущего инструмента, заключающийся в регистрации параметров акустической эмиссии, возникающей в процессе обработки, Согласно способу, регистрируется общее число импульсов АЭ в процессе резания в узком диапазоне амплитуд, так называемом амплитудном окне; При накоплении сигналов АЭ, соответствующей критической величине износа, происходит замена инструмента или смена режущей кромки.

Применение данного способа для контроля за износом твердосплавного и быстрорежущего инструмента дает хорошие результаты, но использование его для контроля за состоянием инструмента из минеральной керамики невозможно из-за частых случаев катастрофического хрупкого разрушения задолго до достижения критической величины износа инструмента.

Известно, что в условиях реального производства инструмент обрабатывает несколько деталей. Таким образом, в процессе

1785832

15

35 работы инструмента режущая кромка испытывает многократно термические удары— нагрев (период резания) и охлаждение (период холостого хода). В проведенных авторами исследованиях разрушения керамического инструмента установлено, что хрупкое макроразрушение керамики обусловлено образованием и ростом на поверхности и в объемах материала микротрещин в период резания и холостого хода вследствие высокой хрупкости и низкой теплопроводности, склонности к терморастрескиванию керамики.

Анализ сигналов АЭ, испускаемых керамикой в период холостого хода инструмента, показывает, что амплитуда этих сигналов может быть либо очень малой (процесс зарождения поверхностных субмикротрещин) либо очень большой (образование и распространение микротрещин в объеме материала). По способу-п рототипу такая информация учитываться не может, так как фиксируются импульсы АЭ в процессе резания в узком диапазоне амплитуд, Таким образом, информация о накоплении повреждения инструмента за счет терморастрескивания в период холостого хода не будет учитываться. Однако для керамического инструмента значительная часть микротрещин возникает именно в период хОлОстОГО хода, кОГда происходит ocTblBB ние инструмента, следствием чего является преждевременное непредсказуемое хрупкое разрушение режущей кромки в начальные периоды резания очередного цикла работы инструмента.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет п рогнозирования предельного состояния минералокерамического инструмента, предшествующего хрупкому разрушению, на операциях с частой сменой периодов рабочего резания и холостого хода.

На фиг.1 показаны зависимости изменения сигналов АЭ от количества обработанных деталей и или периодов холостого хода z; на фиг,2 — то же, от времени т. На чертежах кривая 1 — суммарное число импульсов в периоды холостого хода Npe .х.х., кривая 2 — сигнал АЭ в период резания или износ по задней грани пз, зарегистрированные при обработке с периодами рабочего резания и холостого хода соответственно 36 с и 60 — 90 с (фиг,1) и 6 с и 60 — 90 с(фиг.2), Примеры конкретного выполнения.

Предлагаемый способ контроля режущего инструмента был опробован при обработке детали из стали ШХ 15 (HRC 40 — 43), В качестве режущих пластин брались четырехгранные пластины из минералокерамики ВОК-71. В первом случае проводилась обточка наружной поверхности кольца. Период рабочего реза составлял 36 с, а холостого хода 60 — 90 с (время, необходимое на замену обработанной детали), Режим резания: скорость резания V=200 м/мин; подача

Sp=0,1 ммlоб, глубина t=1,5 мм, Режимы резания подбирались таким образом, чтобы критический износ пластины ф.Kp), соответствующий 0,4 мм, достигался примерно за 20 мин непрерывной работы инструмента (имеется в виду сумма периодов рабочих резов).

Анализ полученных зависимостей 1 и 2 на фиг.1 показывает, что при достаточно малом количестве смен периодов резания и холостого хода прогнозирование предельного состояния металлокерамического инструмента можно вести как по способу-прототипу путем регистрации числа сигналов акустической эмиссии в период резания (см, зависимость 2), так и по предлагаемому способу (см. зависимость 1), Для данных условий резания предельное суммарное число импульсов холостого хода соответствует 65 — 70 имп.

Во втором случае проводилась подрезка торца кольца, Период рабочего реза составлял 6 с, а период холостого хода оставался как и в первом случае 60 — 90 с.

Режим резания: V=195 — 200 мlмин; $с=0,1 мм/об; t=1,5 мм.

Анализ полученных зависимостей 1 и 2 на фиг.2 показывает, что при частой смене периодов резания (в шесть раз больше, чем в первом случае) разрушение керамического инструмента происходит задолго до достижения им предельного износа h3,хр=0,4 мм. При таком режиме работы керамического инструмента возможно проводить прогнозирование разрушения по суммарному числу импульсов АЭ, зарегистрированных в периоды холостого хода. При регистрации примерно 250-280 импульсов необходимо менять режущую кромку, так как дальнейшая ее эксплуатация приводит к хрупкому разрушению всей пластины. До 90% пластин, имеющих такое хрупкое разрушение, непригодны для дальнейшей работы, т.е. вместо 6 — 8 кромок используется всего лишь одна.

Предлагаемый способ контроля износа режущего инструмента может быть реализовай и на других материалах и режимах резания. Использование предлагаемого способа контроля износа по сравнению с существующими способами позволяет прогнозировать преждевременное разрушение минералокерамических пластин и обеспечивать эксплуатацию всех режущих кромок, а

1785832 также снизить брак обрабатываемых деталей и предотвратить возможные поломки оборудования, 0,ъ

5 i 0 /5 = 0 Г5 50 П, 7

5 g 2 -5 ig С, ч иИ

Фиг. 1

pF>„

tier) 270

/80

60 ® /Г0 50

15 О 8

Корректор С,Шекмар

Фиг. 2

Составитель В.Фадеев

Редактор С.Кулакова Техред М.Моргентал

Заказ 2",5 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Способ контроля износа режущего инструмента, включающий регистрацию параметров акустической эмиссии, /уз мм возникающей в процессе обработки, по которым определяют износ инструмента, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения технологических воэможностей, реги5 стрируют суммарное число импульсов акустической эмиссии в периоды холостого хода режущего инструмента, по которому определяют износ инструмента, A@, . иип