ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 3 2024 98 ТЕХНОЛОГИЯ максимально уменьшить уровень спектральных утечек, однако ее частотная разрешающая способность существенно снижена. Таким образом, цель настоящей работы – разработка алгоритма работы системы онлайнмониторинга по контролю состояния режущего инструмента на основе создания цифровой тени с применением виброакустического комплекса. Для достижения поставленной цели планируется решить следующие задачи. 1. Определить диапазоны частот АЧХ акустического сигнала, полученной при механической обработке, которые используются для анализа уровня износа режущего инструмента. 2. Определить оптимальную оконную функцию при фильтрации акустического сигнала механической обработки для выделения полезного сигнала. 3. Установить экспериментальные взаимосвязи между степенью износа инструмента, параметрами микрорельефа поверхности и АЧХ виброакустического сигнала. Методика исследований Онлайн-мониторинг контроля состояния инструмента (ОМ КСИ) при механической обработке играет ключевую роль в повышении эффективности производства [74]. Он позволяет оперативно реагировать на износ и другие изменения активной зоны контакта инструмента [35, 75] и обрабатываемой детали, тем самым обеспечивая оптимальное использование оборудования и предотвращение необходимости преждевременной или отложенной замены инструмента, что в свою очередь может привести к ненужным простоям, как плановым, так и внеплановым. В рассматриваемом случае оптимизация процесса фрезерования базировалась на минимизации целевой функции затрат: ( ) ( ) min, F x C x → ∑ где C ∑ состоит из С1 – затрат на эксплуатацию оборудования; С2 – затрат на смену инструмента; С3 – стоимости нормо-часа; С4 – стоимости инструмента. Тогда система ограничения по производительности будет иметь вид Q = {V, n, fz, ap, t} → max. Здесь V – скорость резания, м/мин; n – частота вращения, мин–1; fz – подача на зуб, мм/зуб; a p – глубина резания, мм; t – припуск, мм. В данной работе рассматривалась DS со стороны передачи информации от физического (PW – Physical World) к DT. Предлагаемая система ОМ, состоящая из ТО, SCADA и ВА-датчиков (Sensors – акселерометры пьезоэлектрические «BC 110»), за счет диагностической функции позволяет своевременно выявлять износ инструмента и принимать решение о замене РИ, коррекции или изменении управляющей программы (рис. 2). Система ОМ анализирует различные параметры, такие как вибрация, акустические сигналы и качество обработки поверхности. Это позволяет не только определить момент, когда инструмент достиг критического уровня износа и требует замены [76], но и отслеживать менее очевидные изменения, которые могут сигнализировать о возможных проблемах. Для анализа полученных ВА-сигналов использовались методы цифровой обработки сигналов, включая FFT (быстрое преобразование Фурье), оконные функции и фильтрацию. Данные, полученные в виде акустического сигнала, передаются в ПО, где в VST-плагине (VST plugin) проводится удаление шума (De-Noising) и фильтрация (Filtering) [35] посредством преобразования Фурье (БПФ/ОПФ). Один из ключевых элементов системы для передачи сигнала в режиме реального времени – виртуальный кабель (Virtual cable), который позволяет выводить информацию на графический интерфейс оператора (рис. 3). В экспериментальных исследованиях механообработка проводилась в попутном направлении c применением смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) на заготовках, имеющих свойства 12Х18Н10Т, цилиндрическими концевыми фрезами диаметром D = 8 мм, z = 2. В качестве материала инструмента использовался твердый сплав BC20HT с покрытием CVD, область применения по ISO K10–K20. Соотношение вылета инструмента принято l / D = 4. Подача на зуб составляла fz = 0,2 мм/зуб, ap = 10 мм, t = 0,4 мм. Частота вращения шпинделя n = 1500 мин–1. При фрезеровании режущие инструменты измерялись по длине и радиусу с помощью контактного датчика ТТ140 фирмы Heidenhain для контроля степени износа инструмента. Виброакустическая диагностика выполнялась с применением анализатора спектра ZetLab 017-U2 на базе фрезерного обрабатывающего
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1