OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 3 2025 51 EQUIPMENT. INSTRUMENTS модели динамической системы резания (ДСР). Разработаны ВЦМ, позволяющие связать траектории формообразующих движений с геометрическими характеристиками формируемой поверхности и износом [17–21]. Большинство исследований ограничиваются проблемой оценивания износа как главного фактора, влияющего на выходные свойства [22–24]. Здесь отметим предложенное нами ранее моделирование эволюционных изменений ДСР [25, 26]. В этой системе эволюция износа и параметры качества представляются в виде интегрального уравнения Вольтерры второго рода относительно фазовой траектории мощности необратимых преобразований по произведенной работе. Таким образом, эволюция свойств и параметров раскрывает полную ДСР, но ее использование требует большого вычислительного ресурса. В этой статье мы ограничимся проблемой диагностирования износа на основе анализа виброакустической эмиссии (ВАЭ) [27–47]. Для измерения ВАЭ применяются пьезоэлектрические преобразователи, датчики сил, бесконтактные лазерные и другие измерительные системы, позволяющие определять колебания некоторой координаты ДСР в частотном диапазоне (от 10 Гц до 600 кГц). Измеренные последовательности проходят первичную обработку с помощью интегральных преобразований, прежде всего преобразования Фурье [26], вейвлет-преобразования [37], преобразования Гильберта – Хуанга [36], преобразования Вольтерры [3, 37, 28] и др. Используются методы комплексирования измеримых последовательностей различной физической природы [48]. В отличие от известных работ в настоящей статье главное внимание уделяется построению пространства информационных признаков (ПИП), в котором рассматривается чувствительность вариаций параметров к изменению износа, их помехозащищенность и простота формирования в системах диагностики. Рассматривается отдельно два частотных диапазона. Низкочастотный диапазон лежит в пределах до 1,0…1,5 кГц, высокочастотный – выше 2,0 кГц. Такое разделение обусловлено особенностями математического моделирования ДСР как канала, по которому передается информация о силовых взаимодействиях, формируемых в процессе обработки. Целью работы является построение методики диагностирования износа режущего инструмента с помощью определения информационного пространства признаков, сформированного на основе изучения изменения частотных характеристик динамической системы резания, вызванных развитием износа. Для достижения цели необходимо решить следующие задачи: разработать методику аналитического определения информационного пространства низкочастотного и высокочастотного диапазона, выполнить математическое моделирование и произвести цифровые и натурные эксперименты, определить параметры информационного пространства в рассматриваемых частотных диапазонах и методику их оценки. Методика исследований Методика экспериментального оценивания износа. Обобщенным параметром, позволяющим оценивать состояние инструмента, является его износ по задней грани. Поэтому рассмотрим алгоритм экспериментального оценивания износа, который определяется по высоте ленточки износа по задней грани (рис. 1). Конфигурация следа от износа на задней грани меняется. Лишь в некоторых случаях она близка к прямоугольнику, как показано на рис. 1, а. Поэтому под оценкой износа будем понимать высоту эквивалентного прямоугольника ( ) (0) 0 1 ìì P w S t X ∗ = − , где 0 S – площадь поверхности следа на задней грани инструмента; 1 X ∗ – упругая деформация в состоянии равновесия. Площадь 0 S определяется по сетке (рис. 1, в). Ранее показано [2, 3, 26, 47], что на свойства ДСР влияют параметры динамической связи, изменение которых проявляется в вариациях спектров вибраций. Параметры этой связи зависят от износа, и анализ взаимозависимости спектра колебаний и износа удобно рассматривать независимо в двух частотных диапазонах. В низкочастотном диапазоне Í 0 (0, ) ω ∈ ω модель представляется в виде конечномерной пространственной дискретной модели [47]. Это частотный диапазон, ограниченный сверху собственными частотами подсистем инструмента и заготовки. Частотную область, лежащую
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1