CZ2009505A3 - Zpusob vyhodnocování akustických emisí a zarízení k jeho provádení - Google Patents
Zpusob vyhodnocování akustických emisí a zarízení k jeho provádení Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2009505A3 CZ2009505A3 CZ20090505A CZ2009505A CZ2009505A3 CZ 2009505 A3 CZ2009505 A3 CZ 2009505A3 CZ 20090505 A CZ20090505 A CZ 20090505A CZ 2009505 A CZ2009505 A CZ 2009505A CZ 2009505 A3 CZ2009505 A3 CZ 2009505A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- signal
- signal levels
- local
- machining
- block
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims abstract description 49
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 18
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 9
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 25
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
Pri zpusobu vyhodnocování akustických emisí vznikajících pri procesu obrábení, se stanoví pocet obrábecích zdvihu, stanoví se pocet hladin signálu, stanoví se šírka jednotlivých hladin signálu z maximální namerené amplitudy, zaznamenávané úseky signálu se prirazují odpovídajícím obrábecím zdvihum, vyberou se v jednotlivých úsecích lokální maxima signálu a podle své velikosti se zaradí do odpovídajících hladin signálu, vypocítá se cetnost výskytu lokálních maxim zarazených v jednotlivých hladinách signálu, vytvorí se pro každý stejne probíhající zdvih obrábecího cyklu jedna závislost cetnosti výskytu lokálních maxim na poloze hladiny signálu, vytvorí se pro všechny stejne probíhající zdvihy obrábecího cyklu soubor techto závislostí, vytvorí se grafické znázornení souboru techto závislostí a grafické znázornení souboru závislosti se porovná s grafickým znázornením dosaženým pri obrábení rezným nástrojem se známým stavem jeho ostrí. Zarízení k vyhodnocování akustických emisí vznikajících pri procesu obrábení v dusledku odberu trísky opracovávaného materiálu rezným nástrojem, které obsahuje alespon jeden snímac (1) akustických emisí, médium (2) pro uložení souboru dat generovaných tímto snímacem (1) a indikátor (3) poctu obrábecích zdvihu. Dále obsahuje zarízení (4) k výpoctu cetnosti lokálních maxim signálu akustických emisí obsahující detektor (41) lokálních maxim, blok (42) trídení lokálních maxim, vnorené zarízení (43) pro razení lokálních maxim do hladin signálu a blok (44) pro eliminaci nejnižší hladiny signálu, pricemž vne zarízení (4) je dále usporádán rídicí prvek (6) pro nastavení poctu hladin signálu, rídicí prvek (7) pro nastaven
Description
Způsob vyhodnocování akustických emisí a zařízení k jeho provádění
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu vyhodnocování akustických emisí vznikajících při procesu obrábění v důsledku odběru třísky opracovávaného materiálu řezným nástrojem, při kterém se zjišťuje a zaznamenává signál reprezentující úroveň těchto akustických emisí.
Vynález se také týká zařízení k vyhodnocování akustických emisí vznikajících při procesu obráběni v důsledku odběru třísky opracovávaného materiálu řezným nástrojem, které obsahuje alespoň jeden snímač akustických emisí, médium pro uloženi souboru dat generovaných tímto snímačem a indikátor počtu obráběcích zdvihů.
Dosavadní stav techniky
V oboru třískového obráběni jsou známa zařízení využívající akustických emisí jako zpětné vazby k řízení řezných podmínek.
Například řešení podle JP 57021248 využívá signálů akustického snímače k ovládání přísunu brousicího kotouče do kontaktu s obrobkem a velikosti úběru jeho materiálu při rozběhu operace broušení.
Zařízení ke zjišťování nebezpečí vzniku křehkého lomu a opotřebeni břitu obráběcího nástroje podle US 4332161 pomoci monitorováni akustické emise obsahuje převaděč akustického signálu na elektrický signál, filtr nepropouštějící frekvenční složky signálů pod určitým frekvenčním rozsahem, detektor detekující amplitudy po odfiltrováni těchto frekvenčních složek a porovnávací prostředky k porovnáni těchto amplitud s předem určenou hodnotou amplitudy.
Podobně zařízení podle JP 60151556 obsahuje snímač detekující akustické emise, jejichž zdrojem je břit nástroje při třískovém obráběni. Zvukový signál je zesilován na určitou úroveň a převáděn na elektrický signál. Úroveň • ··«· ·· ·
.........PS3537Cy elektrického signálu odpovídá stupni opotřebení řezného nástroje, výsledek je analogově nebo digitálně zobrazován.
Na podobné myšlence je založeno řešení podle JP 61257745 používající k detekci opotřebení obráběcího nástroje akustického signálu zpracovávaného strukturou obsahující dvoucestný usměrňovač, dolní propusť a A/D převaděč, jehož digitální signál zpracovává mikropočítač.
Podle EP 642004 B1 se pn obrábění na automatizovaných obráběcích strojích používá zařízení založené na piezoelektrickém měřicím prvku, který je prostřednictvím pružné membrány udržován v kontaktu například s obráběnou součástí.
Zařízení podle RU 2169641 C2 využívá akustických emisí pro zjišťování opotřebení nástroje na číslicově řízených obráběcích strojích. Jeho součástí je přijímač akustických signálů, předzesilovač, pásmový filtr, integrátor a hlavní zesilovač, přičemž zařízení je spřaženo s řídicí jednotkou číslicově řízeného stroje.
EP 1330687 B1 řeší sledování mechanického opracování prostřednictvím akustických emisi, přičemž potřebný signál se získává ze dvou rozdílných akustických signálů ze dvou senzorů. První senzor zjišťuje akustický signál generovaný obrobkem a porovnávaný s elektromagnetickým poruchovým signálem, druhý senzor zjišťuje pouze poruchový signál, výsledný signál je přenášen do zpracovací a řídicí struktury.
Dokumenty RU 2298454 C1 a RU 2298455 C1 chrání způsob určování životnosti řezného nástroje.
Způsob podle RU 2298454 Cl obsahuje kroky zjištění signálu akustické emise vznikající při obráběni; vytvoření signálu odpovídajícího stupni opotřebení řezného nástroje; dopraveni signálu do počítače pro jeho rozložení a vytvoření výkonového spektra; vyhodnocení opotřebovanosti nebo neopotřebovanosti britové oblasti řezného nástroje podle vibrací s cílem posoudit stav řezného nástroje; předběžné stanovení akustických pásem porovnáním oscilačních hodnot pro každou frekvenci s hodnotou výkonového spektra vlnového přijímače při vibracích břitu řezného nástroje; určení měrného • · · · · · · ·
.........PS3^7CŽ’ koeficientu jako poměru mezi výkonem generovaného signálu a výkonem signálu z rezonátoru; potom, aby se získal regenerovaný signál vibrací břitu nástroje při procesu obrábění, násobení měrného koeficientu hodnotou výkonového signálu získaného ze signálu od rezonátoru pro každou složku spektra oscilačního výkonu pracovního orgánu.
RU 2298455 C1 se týká pohybujícího se a rotujícího řezného nástroje. Způsob obsahuje kroky provádění obráběcího procesu; načtení signálu akustické emise vlnového přijímače umístěného na tělese vřetene prostřednictvím piezoelektrického snímače; vytvoření spojitého signálu pro vyhodnocení stupně opotřebení řezného nástroje; před startem procesu obrábění se určí specifické frekvence odpovídající intenzivnímu stupni opotřebení řezného nástroje; podle hodnoty signálu akustické emise se při specifických frekvencích posoudí stupeň opotřebení řezného nástroje.
Uvedené dokumenty popisují využití akustických emisí pro posouzení stavu opotřebení a/nebo poruchy řezného nástroje při obrábění především z hlediska umístění snímačů, jednotlivých obecných kroků prováděné činnosti.
V nových řešeních se zřejmě všeobecně používá frekvenční analýza signálu akustické emise, kde se pomocí spektrálního analyzátoru získávají výsledky měření ve formě histogramů zobrazujících distribuci amplitud. Nevýhodou tohoto způsobu je jednak požadavek použití drahého spektrálního analyzátoru, jednak obtížnost vlastního vyhodnocení histogramů pro posouzení opotřebení řezného nástroje.
Cílem vynálezu je odstranit, nebo alespoň podstatně snížit nedostatky současného stavu techniky a umožnit sledování opotřebení řezného nástroje v procesu obrábění a jeho včasnou preventivní výměnu s využitím běžných prostředků měřicí a výpočetní techniky. Tím se sníží náklady nutné na realizaci uvedené činnosti, což přispěje k rozšíření tohoto způsobu sledování stavu řezných nástrojů do praxe.
* ··«· · · · ···· ·· ·· * _ ·· ··
PS3637CZ
Podstata vynálezu
Způsob vyhodnocování akustických emisí vznikajících při procesu obrábění, jehož podstatou je to, že se stanoví počet obráběcích zdvihů, stanoví počet hladin signálu, stanoví šířka hladin signálu, zaznamenávané úseky signálů přiřazují odpovídajícím obráběcím zdvihům, vyberou v jednotlivých úsecích lokální maxima signálu a podle své velikosti se zařadí do odpovídajících hladin signálu, vypočítá četnost výskytu lokálních maxim signálu akustické emise (dále jen lokální maxima) zařazených v jednotlivých stanovených hladinách signálu akustické emise (dále jen hladiny signálu), vytvoří pro každý stejně probíhající zdvih obráběcího cyklu jedna závislost četnosti výskytu lokálních maxim na poloze hladiny signálu, vytvoří pro všechny stejně probíhající zdvihy obráběcího cyklu soubor těchto závislostí, vytvoří grafické znázornění souboru těchto závislostí, grafické znázornění souboru závislostí porovná s grafickým znázorněním dosaženým při obrábění řezným nástrojem se známým stavem jeho ostří.
Způsob podle vynálezu umožňuje využít běžných prostředků měřicí a výpočetní techniky. Přitom lze u obráběcího nástroje rozlišit jeho stav z hlediska opotřebení.
Grafickým znázorněním výsledku měření jsou křivky, případně histogram.
Na základě změny charakteru rozloženi a tvaru křivek v souboru získaných měřením a vyhodnocením signálů akustických emisí je možné průběžně a snadno sledovat postup opotřebení nástroje při práci a jednoznačně stanovovat hranice jeho použitelnosti.
Četnost výskytu lokálních maxim zařazených do jednotlivých hladin signálu se uloží do paměťového média. Porovnávací způsob vyhodnocování je tak velmi názorný a dobře reprodukovatelný.
Podstatou vynálezu je také zařízeni k vyhodnocováni akustických emisí vznikajících při procesu obrábění, jehož podstatou je to, že obsahuje zařízení k výpočtu četnosti lokálních maxim signálu akustických emisí obsahující detektor lokálních maxim, blok třídění lokálních maxim, vnořené zařízení pro *' ’ PS3637CŽ' řazení fekálních maxim do hladin signálu a blok pro eliminaci nejnižší hladiny signálu, přičemž vně zařízení je dále uspořádán řídicí prvek pro nastavení počtu hladin signálu, řídicí prvek pro nastavení šířky hladin signálu a zobrazovač výstupní informace zařízeni k výpočtu četnosti lokálních maxim akustických emisí.
Zařízení je možné uspořádat ze známých a dostupných prostředků. Jeho přehlednost a snadnost tvorby případných modifikací je důsledkem dále uvedeného modulového uspořádání.
Zařízení s výhodou obsahuje vnořené zařízení pro řazeni lokálních maxim do hladin signálu obsahující blok výpočtu mezí jednotlivých hladin signálu a vnořené zařízeni pro výpočet četnosti lokálních maxim v jednotlivých hladinách signálu.
Přitom je výhodné, když vnořené zařízení pro výpočet četnosti lokálních maxim v jednotlivých hladinách signálu obsahuje blok výběru dat, blok určení indexu dat, blok k ukončení zdvihů, indikátor rozsahu spodní a horní úrovně lokálních maxim a čítač počtu zdvihů.
Snížení nákladů nutných na realizaci uvedeného zařízení a jeho jednoduchá obsluha přispěje k praktickému rozšířeni sledování stavu řezných nástrojů do průmyslové praxe. Hlavní přínos tohoto způsobu spočívá ve skutečnosti, že lze u obráběcího nástroje rozlišit jeho stav z hlediska opotřebení.
Způsob vyhodnocováni akustických emisí může být buď vizuální, jak je dále uvedeno a popsáno, nebo mohou být získané křivky vyhodnoceny běžnými metodami rozpoznávání obrazu a zjištění stavu opotřebení řezného nástroje může být tedy plné automatizováno.
Přehled obrázků na výkrese
Zařízení podle vynálezu je znázorněno na výkrese, kde značí obr. 1 blokové schéma zařízeni, obr. 2 graf závislosti četnosti lokálních maxim signálu akustické emise na hladinách signálu akustické emise při zápichovém broušení rovinných ploch pro obrábění prováděné ostrým nástrojem a obr. 3 graf • ♦ · · · « · «
.........PS3637CŽ’ závislosti četnosti lokálních maxim na hladinách signálu při zápichovém broušení rovinných ploch pro obrábění prováděné otupeným nástrojem.
Příklady provedení vynálezu
Základní uspořádání zařízení k vyhodnocováni akustických emisí podle vynálezu v provedeni znázorněném na obrázku obsahuje snímač 1 akustických emisí, paměťové médium 2 tvořené například diskovou jednotkou a umožňující ukládání souborů dat generovaných tímto snímačem, indikátor 3 čítající počty obráběcích zdvihů, výpočetní blok 4 četnosti lokálních maxim signálu tvořený obvodem pro výpočet četnosti a zobrazovač 5, který je výstupním prostředkem zařízení. Dále zařízení obsahuje prvek 6 pro nastavení počtu hladin signálu a prvek 7 pro nastavení šířky pásma hladin signálu.
Snímač 1 akustických emisí je připojen na vstup paměťového média 2, jehož jeden výstup je připojen na vstup indikátoru 3 počtu obráběcích zdvihů. Druhý výstup paměťového média 2 a výstup indikátoru 3 počtu obráběcích zdvihů jsou připojeny na vstupy bloku 4 četnosti lokálních maxim signálu.
Blok 4 četnosti lokálních maxim signálu obsahuje detektor 41 lokálních maxim tvořený detekčním obvodem, jehož vstup je přímo připojen k výstupu paměťového média 2 pro uložení souboru dat generovaných snímačem 1_, blok 42 třídění lokálních maxim, vnořené zařízení 43 pro razeni lokálních maxim do jednotlivých hladin signálu a blok 44 pro eliminaci nejnižší hladiny signálu. Vstup bloku 42 třídění lokálních maxim je připojen k prvnímu výstupu detektoru 41 lokálních maxim.
Vnořené zařízení 43 pro řazeni lokálních maxim do hladin signálu obsahuje blok 431 výpočtu mezí a vnořené zařízení 432 pro výpočet četnosti. Vstup bloku 431 výpočtu mezi je připojen k výstupu prvku 7 pro nastavení šířky hladin signálu. Zařízeni 432 obsahuje blok 4321 výběru dat, dvoustavový indikátor 4322 rozsahu spodní a horní úrovně lokálních maxim, blok 4323 pro určení indexu lokálních maxim a blok 4324 ukončení činnosti vnořeného zařízení 432 pro výpočet četnosti lokálních maxim. Ve výstupu vnořeného zařízení 432 je uspořádán čítač 4325.
• · · · · ♦ · ·
.........PS36*37CZ*
První vstup vnořeného zařízení 432 je prostřednictvím bloku 4321 výběru dat připojen k výstupu bloku 42 třídění lokálních maxim, jeho druhý vstup je připojen prostřednictvím bloku 4324 ukončení zdvihů ke druhému výstupu detektoru 41 lokálních maxim a třetí vstup vnořeného zařízení 432 je prostřednictvím indikátoru 4322 rozsahu spodní a horní úrovně lokálních maxim připojen k výstupu bloku 431 výpočtu mezí.
Výstup čítače 4325 ie přiveden ke vstupu bloku 44 pro eliminaci nejnižší hladiny signálu. Výstup tohoto bloku 44 je připojen na vstup zobrazovače 5.
Obvody jednotlivých bloků mohou být realizovány využitím diskrétních součástí, integrovaných obvodů, programovatelných hradlových polí, nebo naprogramovaným mikroprocesorem.
Způsob vyhodnocování akustických emisí vznikajících při procesu obrábění je dále popsán na příkladu zápichového broušení rovinných ploch obvodem brousicího kotouče na horizontální rovinné brusce.
Při tomto způsobu broušení je osa rotace brousicího kotouče rovnoběžná s broušenou plochou, přičemž obrobek se pohybuje přímočaře vratně v kolmém směru vzhledem k ose rotace brousicího kotouče. Ke změnám směru přímočarého vratného pohybu dochází na konci jednotlivých úvratí, kdy kotouč není v záběru s obrobkem.
Popsané broušeni je charakteristické tím, že při posuvném vratném pohybu stolu vykonává obráběná součást dvojzdvihy. Pokud v místě záběru nástroje a broušeného obrobku směr pohybu stolu stroje odpovídá směru danému rotací brousicího kotouče, pak je tato část dvojzdvihu broušení souběžným (sousledným) zdvihem. Při pohybu stolu ve směru opačném, tj. proti směru danému rotací brousicího kotouče, je tato část dvojzdvihu broušení protiběžným (nesousledným) zdvihem. Během broušení dochází při jednotlivých zdvizích k postupnému odebírání celkového přídavku materiálu, který se má v dané části operace odstranit. V průběhu broušení se v příkladném provedení pomocí snímače akustických emisí zaznamenávají akustické emise během zdvihů o stejném smyslu pohybu obráběné součásti, tedy buď jenom při zdvizích souběžných, nebo jenom při zdvizích protiběžných. Zařízením podle vynálezu je signál akustické emise vyhodnocen. Výsledkem je soubor křivek, • · · · · · · ·
.........PS36^VcŽ’ z nichž každá patří jednomu zdvihu a zobrazuje četnost výskytu lokálních maxim v závislosti na hladině signálu. Každá křivka má specifický průběh charakterizovaný maximem a jeho polohou. V průběhu broušení se spolu se stoupajícím počtem vykonaných zdvihů postupně mění specifické průběhy jednotlivých křivek v souvislosti s opotřebením brousicího kotouče. Současně se při vzájemném porovnáváni kompletních souborů křivek charakterizujících obrábění s ostrým (orovnaným) a otupeným brousicím kotoučem projevují zřetelné odlišnosti.
V přípravné fázi experimentu se s ohledem na vypovídací schopnost výsledku měření stanoví počet pásem hladin signálu. Při malém počtu pásem hladin signálu jsou získané křivky k vyhodnoceni nepoužitelné, naopak příliš velký počet pásem hladin signálu neúnosně prodlužuje dobu nutnou k výpočtu a též snižuje vypovídací schopnost získaného výsledku. V uvedeném příkladu je na základě kompromisu mezi vypovídací schopností výsledku a výpočtovým časem zvoleno 24 hladin signálu.
Při vyhodnocováni akustických emisí vznikajících při procesu uvedeného broušení indikátor 3 počtu obráběcích zdvihů nejdříve zjistí počet obráběcích zdvihů, kterých je zde čtrnáct. Soubor dat signálu akustických emisí se tedy rozdělí na čtrnáct poli. Každé obsahuje data signálu akustických emisí z jednoho obráběcího zdvihu.
Pole dat vstupuje do výpočetního bloku 4 četnosti lokálních maxim, kde jsou detektorem 41 lokálních maxim vybrána lokální maxima signálu a tyto hodnoty uloženy do nového pole. Toto nové pole je přivedeno do bloku 42 třídění, v němž jsou lokální maxima seřazena od nejnižších po nejvyšši hodnoty. Takto uspořádané pole je přivedeno do vnořeného zařízeni 43 pro řazení lokálních maxim do hladin signálu, do kterých jsou lokální maxima ve vnořeném zařízení 43 zařazena. Šířka jednotlivých hladin signálu se stanoví automaticky jako podíl amplitudy o nutnou rezervu větší, než je maximální naměřená amplituda signálu akustických emisí (odpovídající případu zápichového broušení rovinných ploch) a počtu hladin signálu. Pro každý signál je u zdvihů zpracovávaných v zařízení 43 vypočítána četnost pro jednu hladinu signálu. Počet cyklů zařízení 43 pro razení lokálních maxim je nastaven prvkem • · · · · ♦ · ·
.........PS36$VCŽ’ pro nastavení počtu hladin signálu. Vlastní výpočet četnosti lokálních maxim v jednotlivých hladinách signálu se provádí v zařízeni 432 pro výpočet četnosti, které je vnořeno do zařízení 43. Pole dat z bloku 42 třídění zde vstupuje do bloku 4321 výběru dat, ve kterém je vybrán prvek pole podle indexu nastaveného v bloku 4323 pro určení indexu.
Z bloku 4321 výběru dat jsou jednotlivá lokální maxima seřazená vzestupně v bloku 42 třídění přesunuta do indikátoru 4322 rozsahu spodní a horní úrovně lokálních maxim, ve kterém jsou testována. Rozsah indikátoru 4322 je vymezen spodní a horní úrovní, jejichž hodnoty jsou vypočteny pro každou hladinu signálu blokem 431 pro výpočet mezí. Blok 431 vypočítává meze z hodnoty prvku 7 pro nastavení šířky hladiny signálu a indexu zpracovávaného cyklu bloku 43 pro řazení lokálních maxim do hladin signálu.
Výstup indikátoru 4322 rozsahu spodní a horní úrovně lokálních maxim je v podobě dvoustavové veličiny přiveden k bloku 4323 pro určení indexu. Blok 4323 pro určení indexu je v podstatě čítačem s nulovým počátečním stavem. Jestliže leží lokální maximum testované v indikátoru 4322 v rozsahu vymezeném spodní a horní úrovní, zvětší se obsah bloku 4323 při každém zdvihu zpracovávaném v zařízení 432 pro výpočet četnosti o jednotku. Neni-li lokální maximum testované v indikátoru 4322 v rozsahu vymezeném spodní a horní úrovni, zůstane obsah bloku 4323 beze změny a současně dá blok 4323 pro určení indexu pokyn bloku 4324 ukončení zdvihů, čímž je ukončena činnost zařízení 432 pro výpočet četnosti.
K ukončení činnosti zařízení 432 pro výpočet četnosti dojde také v případě, když stav čítače bloku 4323 pro určení indexu dosáhne hodnoty indexu posledního údaje v detektoru 42 lokálních maxim.
Čítač 4325 načitá počet zdvihů zpracovaných zařízením 432 pro výpočet četnosti a po každém ukončení činnosti tohoto zařízení přenese stav čítače 4325 do bloku 44 pro eliminaci nejnižší úrovně a nastaví nový nulový stav čítače 4325. Blok 44 pro eliminaci nejnižší hladiny signálu odstraní tuto hladinu, protože data, která obsahuje, jsou tvořena zejména šumem a nemají tedy žádnou vypovídací hodnotu. Data z výstupu bloku 44 pro eliminaci nejnižší hladiny signálu jsou po ukončení činnosti výpočetního bloku 4 četnosti lokálních ·**·«« *· · ·♦ · '
PS3637CZ maxim přenesena do zobrazovače 5, kterým jsou prezentována formou histogramů nebo soustavy křivek a/nebo jsou uložena do paměťového média.
Stav trvalého rozvoje elektroniky neomezuje aktuální možnosti sestavení zařízeni podle vynálezu. Všechny uvedené bloky a obvody mohou být realizovány jak pomocí diskrétních součástek, tak i integrovanými obvody, programovatelným hradlovým polem, nebo naprogramovaným mikroprocesorem (počítačem).
Příklady vyhodnocení akustických emisí vznikajících při zápichovém broušeni na horizontální rovinné brusce jsou prostřednictvím grafického výstupu zobrazovače 5 znázorněny na obr. 2 a 3, kde svislá osa souřadnic udává četnost lokálních maxim signálu akustické emise a vodorovná osa souřadnic udává vzestupně řazené hladiny signálu akustické emise.
Opotřebení řezného nástroje na základě vyhodnocení signálů akustických emisí lze stanovit pouze při zachování stejných řezných podmínek. Při zápichovém broušení rovinných ploch je proto nutné separovat do samostatných souborů souběžné a protiběžné zdvihy a pro vyhodnocení použít jeden z těchto souborů. Vyhodnocení lze proto zobecnit i pro jiné způsoby třískového obráběni, například pro soustružení, frézování, obrážení, dokončovací operace, atd.
Obr. 2 znázorňuje soubor křivek získaných v jednom cyklu broušení (například vyjiskřováni) vyhodnocením signálů akustických emisí řady protiběžných zdvihů prováděných orovnaným, tedy ostrým, brousicím kotoučem. Křivka a odpovídá počátečnímu zdvihu na začátku cyklu, křivka g odpovídá zdvihu na konci cyklu. V průběhu opracování při jednotlivých protiběžných zdvizích v rámci jednoho cyklu křivka postupně mění svůj průběh od a do g. Nejvyšší četnost lokálních maxim signálu akustické emise v jednotlivých po sobě jdoucích zdvizích se přesouvá směrem do nižších hladin signálu akustické emise, přičemž během odebírání materiálu se četnost lokálních maxim ve vyšších hladinách signálu podstatně snižuje (zde například pro hladinu 12 klesá z hodnoty cca 4000 u prvního zdvihu na cca 800 u posledního zdvihu).
« · * « · · · tail * · ·· · ·· ··
PS3637CZ
Obr. 3 znázorňuje ve stejném souřadnicovém systému soubor křivek získaných v jednom cyklu broušení vyhodnocením signálů akustických emisí řady protiběžných zdvihů prováděných otupeným brousicím kotoučem. Zde lze křivky odpovídající jednotlivým zdvihům vzájemně od sebe jen velmi obtížně odlišit, protože se téměř překrývají a splývají do úzkého svazku.
Je zřejmé, že rozdílný charakter grafických znázornění na obr. 2 a 3 svědčí o rozdílných podmínkách obrábění. Při broušení kriticky opotřebeným brousicím kotoučem se podstatně zmenšují rozdíly v energetické náročnosti při jednotlivých zdvizích v důsledku ztráty řezivosti brousicího nástroje. V průběhu cyklů broušení dochází postupně k otupování nástroje, což se projevuje změnou tvaru souboru křivek, který přechází od uspořádání podle obr. 2 charakteristického pro ostrý nástroj k uspořádání podle obr. 3 charakteristického pro otupený nástroj. K vlastnímu porovnávání zpracovaných akustických emisí je třeba mít k dispozici soubor křivek zjištěných při opracování příslušného obrobku nástrojem, jehož ostří je opotřebené na hranici technologické použitelnosti. Je to tedy stav, od kterého již nástroj není schopen pracovat a vyžaduje naostření (orovnání) nebo případnou výměnu.
Pro přímé vizuální porovnání výstupní informace zobrazovače 5 je výhodné zobrazení popsanými křivkami. Je zřejmé, že zvláště pro obráběcí operace prováděné na jiných druzích obráběcích strojů mohou být výhodným koncovým vyobrazením například sloupkové diagramy, tzv. histogramy.
Způsob a zařízení podle vynálezu umožňuje využít běžných prostředků měřicí a výpočetní techniky. Snížení nákladů nutných na realizaci uvedené činnosti přispěje k praktickému rozšíření sledování stavu řezných nástrojů do průmyslové praxe. Hlavní přínos tohoto způsobu spočívá ve skutečnosti, že lze u obráběcího nástroje rozlišit jeho stav z hlediska opotřebení.
Na základě změny charakteru rozložení a tvaru křivek v souboru získaných měřením a vyhodnocením signálů akustických emisí je možné průběžně a snadno sledovat postup opotřebení nástroje při práci a jednoznačně stanovovat hranice jeho použitelnosti. Porovnávací způsob vyhodnocování je velmi názorný a dobře reprodukovatelný.
Claims (7)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob vyhodnocování akustických emisí vznikajících při procesu obrábění v důsledku odběru třísky opracovávaného materiálu řezným nástrojem, pň kterém se zjišťuje a zaznamenává signál reprezentující úroveň akustických emisí, vyznačující se tím, že se- stanoví počet obráběcích zdvihů;- stanoví počet hladin signálu;- z maximální naměřené amplitudy stanoví šířka hladin signálu;- zaznamenávané úseky signálů přiřazují odpovídajícím obráběcím zdvihům;- v jednotlivých úsecích vyberou lokální maxima signálu a podle své velikosti se zařadí do odpovídajících hladin signálu;- vypočítá četnost výskytu lokálních maxim zařazených v jednotlivých hladinách signálu;- vytvoří pro každý stejně probíhající zdvih obráběcího cyklu jedna závislost četnosti výskytu lokálních maxim na poloze hladiny signálu;- vytvoří pro všechny stejně probíhající zdvihy obráběcího cyklu soubor těchto závislostí;- vytvoří grafické znázornění souboru těchto závislostí;- grafické znázornění souboru závislostí porovná s grafickým znázorněním dosaženým při obrábění řezným nástrojem se známým stavem jeho ostří.
- 2. Způsob vyhodnocování akustických emisí podle nároku 1, vyznačující se tím, že grafickým znázorněním jsou křivky.
- 3. Způsob vyhodnocování akustických emisí podle nároku 1, vyznačující se tím, že grafickým znázorněním je histogram.• » ♦ · *...... PS5637ČZ
- 4. Způsob vyhodnocování akustických emisí podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že četnost výskytu lokálních maxim zařazených do jednotlivých hladin signálu se uloží do paměťového média.
- 5. Zařízení k vyhodnocování akustických emisí vznikajících při procesu obrábění v důsledku odběru třísky opracovávaného materiálu řezným nástrojem, které obsahuje alespoň jeden snímač (1) akustických emisí, médium (2) pro uložení souboru dat generovaných tímto snímačem (1), indikátor (3) počtu obráběcích zdvihů, vyznačující se tím, že obsahuje zařízení (4) k výpočtu četnosti lokálních maxim signálu akustických emisi obsahující detektor (41) lokálních maxim, blok (42) třídění lokálních maxim, vnořené zařízení (43) pro řazení lokálních maxim do hiadin signálu a blok (44) pro eliminaci nejnižší hladiny signálu, přičemž vně zařízení (4) je dále uspořádán řídicí prvek (6) pro nastavení počtu hladin signálu, řídicí prvek (7) pro nastavení šířky hladin signálu a zobrazovač (5) výstupní informace zařízení (4) k výpočtu četnosti lokálních maxim akustických emisí.
- 6. Zařízení k vyhodnocování akustických emisí podle nároku 5, vyznačující se tím, že vnořené zařízení (43) pro řazení lokálních maxim do hladin signálu obsahuje blok (431) výpočtu mezi jednotlivých hladin signálu a vnořené zařízeni (432) pro výpočet četnosti lokálních maxim v jednotlivých hladinách signálu.
- 7. Zařízení k vyhodnocování akustických emisí podle nároku 6, vyznačující se tím, že vnořené zařízení (432) pro výpočet četnosti lokálních maxim v jednotlivých hladinách signálu obsahuje blok (4321) výběru dat, blok (4323) určení indexu dat, blok (4324) k ukončení zdvihů, indikátor (4322) rozsahu spodní a horní úrovně lokálních maxim a čítač (4325) počtu zdvihů.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2009-505A CZ305083B6 (cs) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Způsob sledování a systém ke sledování a vyhodnocování opotřebení brousicího kotouče pomocí akustických emisí vznikajících při broušení |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2009-505A CZ305083B6 (cs) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Způsob sledování a systém ke sledování a vyhodnocování opotřebení brousicího kotouče pomocí akustických emisí vznikajících při broušení |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2009505A3 true CZ2009505A3 (cs) | 2011-02-09 |
| CZ305083B6 CZ305083B6 (cs) | 2015-04-29 |
Family
ID=43536501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2009-505A CZ305083B6 (cs) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | Způsob sledování a systém ke sledování a vyhodnocování opotřebení brousicího kotouče pomocí akustických emisí vznikajících při broušení |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305083B6 (cs) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5828451A (ja) * | 1981-08-07 | 1983-02-19 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 工具刃先損傷の検出方法 |
| JP2905844B2 (ja) * | 1989-06-26 | 1999-06-14 | 株式会社ナガセインテグレックス | 砥石のバランス状態及び摩耗状態検出装置 |
| DE4106053A1 (de) * | 1991-02-22 | 1992-09-03 | Promess Ges Fuer Produktionste | Verfahren zum ueberwachen des verschleisszustandes von schleifscheiben |
| JP2006281402A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Micron Seimitsu Kk | 研削作業の状態を判定する方法及び同装置、並びに研削作業の制御方法 |
| RU2298455C1 (ru) * | 2005-12-07 | 2007-05-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет" (ГОУВПО "КнАГТУ") | Способ определения стойкостных параметров подвижного и вращающегося режущего инструмента |
-
2009
- 2009-07-29 CZ CZ2009-505A patent/CZ305083B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ305083B6 (cs) | 2015-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nakai et al. | Evaluation of neural models applied to the estimation of tool wear in the grinding of advanced ceramics | |
| CN107756250B (zh) | 一种磨削功率与能耗智能监控系统及决策方法 | |
| Velchev et al. | Empirical models for specific energy consumption and optimization of cutting parameters for minimizing energy consumption during turning | |
| Moia et al. | Tool condition monitoring of aluminum oxide grinding wheel in dressing operation using acoustic emission and neural networks | |
| TWI662278B (zh) | 刀具磨耗監控方法 | |
| US9864362B2 (en) | Method for setting and/or monitoring operating parameters of a workpiece processing machine | |
| JP2020104257A (ja) | 切削工具の異常検知装置、および異常検知方法 | |
| CN101829951A (zh) | 外圆磨削工件表面质量可视化实时监测方法 | |
| CN112775731B (zh) | 磨削系统 | |
| Kosaraju et al. | Online tool condition monitoring in turning titanium (grade 5) using acoustic emission: modeling | |
| JP6629672B2 (ja) | 加工装置 | |
| Jia et al. | Applications of acoustic emission monitoring in grinding: A review | |
| Kannan et al. | Grinding wheel redress life estimation using force and surface texture analysis | |
| CZ2009505A3 (cs) | Zpusob vyhodnocování akustických emisí a zarízení k jeho provádení | |
| CN112036661B (zh) | 基于刀具力学性能随机分布性的陶瓷刀具可靠度预测方法 | |
| Vairamuthu et al. | Performance enhancement of cylindrical grinding process with a portable diagnostic system | |
| Junior et al. | Wear monitoring of single-point dresser in dry dressing operation based on neural models | |
| CN109396973A (zh) | 一种刀具磨损补偿方法及系统 | |
| Reddy et al. | Real Time Monitoring of Surface Roughness by Acoustic Emissions in CNC Turning. | |
| Aguiar et al. | Predicting surface roughness in grinding using neural networks | |
| JP2020062719A (ja) | 監視システム | |
| Martins et al. | Neural networks models for wear patterns recognition of single-point dresser | |
| Chen et al. | Acoustic signal based tool wear monitoring system for belt grinding of superalloys | |
| CN114280160A (zh) | 基于Shannon熵与声发射信号的CBN砂轮性能监测方法 | |
| Reddy et al. | On-line monitoring of tool wear and surface roughness by acoustic emissions in CNC turning |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20160729 |