Information properties of frequency characteristics of dynamic cutting systems in the diagnosis of tool wear

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 125 EQUIPMENT. INSTRUMENTS по мере роста скорости резания. Это связано с тем, что расстояния между импульсами в основном зависят от пути. Они зависят и от текущей площади среза, причем вариации глубины и подачи практически не изменяют их частотный состав. Во всех случаях имеет место проблема оценивания помехозащищенности измеряемого сигнала. Помехи, обусловленные дополнительными возмущениями, лежат в низкочастотной области, и их можно привести к вариациям площади среза ( ) S t Δ [60]. Помехозащищенность сигнала можно оценить функцией когерентности 2 2 , ( ) f X k ω между силовой эмиссией ( ) f t и измеряемой последовательностью. Для вычисления 2 2 , ( ) f X k ω удобно перенести точку возмущения ( ) S t Δ к силам, как показано пунктиром на рис. 3. Тогда имеем 2 2 1 , ( ) [1 ( )] k f X k − ω = + Δ ω , (11) где 2 , 0 2 , ( ) ( ) ( ) 1 ( ) S S k f f S S T Δ Δ ω ρ Δ ω = ω ⎡ ⎤ + ⎣ ω ⎦ ; , ( ) S S SΔ Δ ω – спектр возмущений; , ( ) f f S ω – спектр эмиссии. Анализ 2 2 , ( ) f X k ω показывает, что по мере увеличения частоты обусловленность деформационных смещений силовой эмиссией возрастает. Пример виброакустической диагностики. Приведенные свойства АЧХ могут быть положены в основу построения информационного пространства. Компромисс между сложностью, помехозащищенностью и информативностью позволяет рассматривать следующие признаки. Первый признак учитывает смещение средней частоты спектра Ñ ω , определяемой по правилу 0 ( ) ( ) Ñ Ñ S d S d ω ∞ ω ω ω= ω ω ∫ ∫ . Текущее значение ( ) Ñ t ω измерять сложно. Проще рассматривать следующую оценку: 1 0 0 ( ) ( , ) ( ) Ñ Ñ w w S w d S d ω ∞ ω ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ = ω ω − ω ω × ⎨ ⎬ ⎪ ⎪ ⎩ ⎭ ∫ ∫ Ï 1 0 0 ( ) S d − ∞ ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ × ω ω ⎨ ⎬ ⎪ ⎪ ⎩ ⎭ ∫ , (12) где Ñ определяется на начальной стадии износа и в дальнейшем остается неизменной; 0( ) S ω – спектр на начальном этапе обработки, когда износ 0 w → ; ( , ) w S w ω – спектр при износе w. Второй признак 2( ) w Ï определяет эмиссию в контакте задней грани инструмента. Его удобно рассматривать в форме 2 0,2 0,2 0,1 0,1 0 ( ) ( , ) ( ) w w S w d S d ω ω ω ω ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ = ω ω − ω ω × ⎨ ⎬ ⎪ ⎪ ⎩ ⎭ ∫ ∫ Ï 0,2 0,1 1 0( ) S d − ω ω ⎧ ⎫ ⎪ ⎪ × ω ω ⎨ ⎬ ⎪ ⎪ ⎩ ⎭ ∫ , (13) где 0,2 0,1 Δω= ω − ω – полоса частот анализируемого сигнала, определяемая основной частотой эмиссионного сигнала с учетом уширения его спектральной линии. Оценки 1( ) w Ï и 2( ) w Ï обладают особенностью: (0) 0, 1, 2 i i ≡ = Ï . Текущий спектр ( , ) w S w ω изменяется по мере развития износа. Его нестационарность ( , ) w S t ω во времени t возрастает по мере увеличения w. Для ее оценки введем в рассмотрение приращение времени , в течение которого она оценивается как скользящее среднее. Тогда в момент t справедливы оценки типа математического ожидания { } [ ] ( ), 1 ( , ) ( , ) w w t t t T t w t T M S t S t dt T ∈ − − ω = ω ∫ и дисперсии { } [ ] 2 ( ), ( , ) w t t T t S t ∈ − σ ω = [ ] { }2 1 ( , ) ( , ) w t w t T S t M S t dt T − = ω − ω ∫ . Информативной является следующая оценка, монотонно возрастающая по мере развития износа: [ ] { } [ ] { } 3 , ( ) ( ) . , ( ) w w S w t w M S w t σ ω = ω Ï (14) Приведенные информационные признаки обладают следующими особенностями. 1. Признак 1 Ï характеризует общее свойство АЧХ, заключающееся в смещении нормированного к дисперсии спектра ВАЭ в низкочастотную область без выявления его особенностей.

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1