Геометрический образ в поперечном сечении обработанной поверхности

На рис представлена система измерений траекторий формообразования, которая была установлена на токарном станке МК-3002. Она состоит из измерительной части,платы 13 ввода-вывода информации и компьютера 14. Измерительная часть состоит из датчика,фиксирующего угол поворота шпинделя 11,датчиков 6 и 2,фиксирующих траекторию оси детали 4,и датчика 10,фиксирующего перемещение резца в плоскости формообразования. В качестве датчика 11 угла поворота шпинделя использовался преобразователь угловых перемещений ЛИР-158А (через упругую муфту соединяется с с левым торцом шпинделя). На выходе из датчика используются два сигнала: базовая метка и референтная метка. Сигнал базовой метки выдает всплеск один раз за оборот шпинделя и служит для расчета частоты вращения шпинделя и используется при обработке сигналов от датчиков перемещения 2,6,10.

В шпинделе токарного станка закрепляется прецизионная оправка 3,на которой крепится сменная деталь 4. Прецизионная оправка 3 имеет поясок, с которым взаимодействуют датчики 2 и 6 перемещения. Поясок оправки 3 обработан с высокой точностью. Отклонение от круглости не превышает 0,1 мкм. На корпусе 1 шпиндельной бабки закрепляется державка, в которой закрепляются 2 датчика 2 и 6 перемещения. Оси датчиков 2 и 6 составляют угол 90˚. В качестве датчиков используются вихретоковые датчики,которые являются бесконтактными, а расстояние между их наконечниками и оправкой 3 составляет величину 2-4 мм. Выходной сигнал подается на плату 13 ввода-вывода информации. В резцедержательной головке 8 кроме резца 7 закрепляется державка 9, в которой крепится датчик 10, чувствительный наконечник которого взаимодействует с боковой поверхностью станины12.

В процессе резания заготовки с компьютера подается команда начала записи показаний датчиков. Записываются следующие сигналы:

- сигнал базовой и референтной метки,

- сигнал перемещения оси заготовки по оси Х,

- сигнал перемещения оси заготовки по оси Y,

- сигнал перемещения вершины резца по оси Y.

Процесс записи ведется непрерывно до окончания обработки детали. Перед проведением испытаний была произведена калибровка датчиков перемещения.

После того как информация по измерению траекторий записывалась в память компьютера, приступали к ее обработке:
- выбирался массив перемещений, состоящий из 40 оборотов шпинделя

-таких массивов по длине детали выбирали 20 через одинаковые промежутки между ними

-в каждом массиве производилась обработка данных перемещений с использованием методов математической статистики

-по осредненным данным строились траектории оси детали для каждого из 20 сечений

-также строились кривые перемещения вершины резца.

В основу определения геометрического образа в поперечном сечении заложена формула определения расстояния между 2 точками лежащими на плоскости

d=корень((х2-х1)²+(у2-у1)²)

В нашем случае

R_дет=корень((D/2-х_д+х_р)²+(у_д-у_р)²)- обобщенная функция радиуса обработанной поверхности геометрического образа в поперечном сечении.

Пример диагностики зубчатой передачи

Диагностика зубчатых передач очень распространена в машиностроении, так как зубчатые передачи являются наиболее распространенным видом передач. Обычно на корпусе редуктора устанавливается датчик корпусного шума, сигнал от которого записывается в память компьютера. Редуктор подвергается длительным испытаниям до разрушения одного из зубьев зубчатого колеса. На рис приведены изменения во времени спектральных и кепстральных величин в процессе работы редуктора.

Наибольшее распространение кепстральный метод получил при диагностике зубчатых колес редукторных механизмов, имеющих разный износ поверхностей. Кепстральный метод используют для формирования диагностических признаков только в тех случаях, когда колебательный процесс имеет периодически модулированный спектр, что наблюдается при явлениях нелинейного взаимодействия узлов и деталей механизмов, при наличии амплитудной и частотной модуляций, при преобразованиях типа свертки нескольких временных процессов, а также при изменении физических параметров механизма, износе, изменении жесткости, ударных взаимодействий. Если спектр виброаккустического сигнала модулирован одной или несколькими частотами, что характерно для объектов, содержащих зубчатые кинематические пары, то эффективно сжатие информации путем логарифмирования и осуществления преобразования Фурье от логарифмического спектра мощности, называемого кепстром. Такой метод позволяет выделить информациюо сигнале, из результата многократных отражений при нелинейных преобразованиях и модуляциях. При этом вся энергия виброаккустического сигнала, рассеяния по множеству гармоник в спектральном методе, локализуется в одной состовляющей при кепстральном методе анализа сигнала.

На верхнем рисунке представленный суммарный предел уровня шума, который откладывается по оси ординат, а по оси абсцисс откладывается время работы редуктора. На нижнем рисунке представлена: величина контакта зубьев q_z и частоты вращения зубчатого колеса q_D.

Как видно из чертежа, все вышеуказанные величины имеют в начальный период работы незначительные изменения во времени. После наработки 1051 часов все величины претерпевают резкие изменения по величине. Вертикальная штриховая линия соответствует моменту за 5 мин до разрушения одного из зубьев. Это время, когда все рассматриваемые величины имеют весьма значительные изменения и сигнализируют о том, что зуб близок к разрушению. Поэтому, чтобы избежать разрушения, а, следовательно, и выхода из строя других деталей, необходимо остановить редуктор и произвести замену вышедшего из строя зубчатого колеса.

Билет №14