Автоматический контроль состояния режущего инструмента.

Большое значение в АП придается контролю. Он является одним из основных элементов, определение работоспособность ТО и качества изделий. Именно из-за него чаще всего возникают помехи, вызывающие прерывистость обработки. Т.к. поломка или чрезмерный износ приводят к повреждению заготовки, инструментов и самого станка. К основным видам нарушений работоспособности РИ относят:

1. износ;

2. выкрашивание;

3. поломки или скалывание.

Установленный на станке инструмент может находиться в следующих остояниях:

- нормальном;

- предельного износа;

- ломанном.

При обработке нормальным инструментом технологические параметры резания и качества обработки составляют установленные технические требования.

Трудности возникают при определении состояния предельного износа, т.е. когда инструмент должен исключаться из работы. Можно оценивать предельный износ на основе технологических показателей. Возможная оценка по величине изменения геометрических размеров режущей части инструмента.

Проще обстоит дело с фиксацией поломок инструмента, т.к. поломка происходит мгновенно, скачком и измеренный параметр также изменяется скачкообразно. Его уровень при резании новым и даже изношенным инструментом обычно значительно отличается от уровня при поломке, так что фиксация поломок всегда более достоверна, чем фиксация износа.

Для оценки РИ наиболее очевидным и важным является продолжительность резания. Т.е. время непосредственной работы РИ на станке, начиная с момента его установки.

Критерии износа зависят от характера выполняемой механической обработки, режимов резания, инструментального и обрабатываемого материалов, технического состояния узлов станка, качества СОЖ. Они определяют необходимость автоматической замены инструмента на новый.

При автоматизации к средствам АК предъявляют следующие основные требования:

1. Обеспечение функций измерения на всех технологических операциях, выполняемых на станке.

2. Пропорциональность выходного сигнала износу РИ во всем диапазоне допустимого износа.

3. Получение информации, как о постепенном износе, так и о факте разрушения РИ.

4. Отличие признаков выходных сигналов для различных видов обработки на каждом станке.

5. Малые габаритные размеры и простота встраивания датчиков.

6. Инвариантность датчиков к воздействию внешних факторов (стружки, вибраций, температур и др.)

7. Возможность настройки и регулировки при эксплуатации.

8. Обеспечение необходимых быстродействия и разрешающей работоспособности.

При организации АК РИ прежде всего должны быть определены условия его проведения (в ходе или после работы, результаты используются сразу или потом) стабильность условий контроля, (постоянные или переменные), периодичность измерений (непрерывные или периодические), номенклатура контролируемого инструмента.

Различают контроль параметров инструмента: непрерывный, через короткие и длительные промежутки времени, в перерывах процесса резания, в начале смены, по требованию, во время выключения станка, для каждой новой партии деталей и каждой детали.

Периодичность контроля зависит от вида контролируемых параметров, интенсивности их изменения и способа контроля. Например, силы резания, измеряемые только в процессе обработки.

Могут быть выделены два вида контроля: прямой и косвенный.

При прямом автоматически измеряются частичные размеры инструмента (длины резцов, сверл и др.), которые изменяются при износе, выкрашивании, скалывании или поломке (измеренная длина инструмента позволяет установить его поломку).

Для косвенного контроля характерно измерение параметров, имеющих корреляционные связи и с интенсивностью и скоростью износа режущих кромок. При осуществлении прямых методов измерений используют вспомогательные движения инструмента, величину выхода инструмента и зубьев из процесса резания, временное складирование инструмента.

В АП предпочитают проводить контроль РИ в ходе обработки заготовок. Такой подход наиболее оперативный, достоверный и не увеличивающий общего производственного цикла при вводе дополнительных контрольных операций.

Нарушение работоспособности инструмента при этом поддается прогнозированию, а случайная поломка может быть своевременно обнаружена. Однако определение прямыми методами режущей способности инструмента в любой момент времени без прекращения процесса резания вызывает затруднения, связанные с работой датчиков.

Косвенные методы измерения контактным и бесконтактным созданы в качестве альтернативы сложным методом прямого износа.

Принципы и методы при косвенных измерения просты и находят более широкое применение. Используют разные принципы измерений: механические, оптические, пневматические, радиоизотопные, электронные и другие, которые позволяют получить в процессе обработки непрерывную или периодическую информацию о состоянии РИ.

Наиболее распространенные косвенные методы контроля делятся на несколько групп. По силовым параметрам (силам резания), по виброакустическим показателям, по тепло и электрофизическим свойствам, по оптическим признакам, по статистической информации (стойкость РИ).

1. Наиболее достоверную информацию о поломках инструмента дают методы прямых измерений. Недостаток - невозможность контроля в ходе резания.

2. Для текущего контроля поломок инструмента наиболее часто используют информацию о величине силы резания и амплитуды колебаний. Выбор датчиков для измерения амплитуды зависит от требуемой полосы частот.

3. Контроль предельного износа по ресурсу стойкости не достаточно надёжен из-за большого разброса параметров инструмента и заготовок. Наличие только такого контроля вынуждает занижать режимы резания для избежания большого количества неконтролируемых поломок.

4. Контроль предельного износа по косвенным параметрам возможен, но достоверность его невелика, т.к. возможны ложные команды или отсутствие своевременной информации на замену РИ.