Система контроля инструмента по износу и разрушению

Процесс износа и разрушения режущего инструмента во многих случаях оказывается нелинейным, необходимо контролировать силу резания, крутящий момент и корпусной шум. Надежным способом определения поломки инструмента является способ, когда измерения производятся во время промежутков между рабочими операциями. При этом используются механические щупы, оптические, пневматические или индуктивные датчики, которые фиксируют наличие или геометрическую форму инструмента, на основании чего производится определение исправности или неисправности инструмента.

На рисунке 20.12а показана система, которая состоит из двух микровыключателей, которые нажимаются сверлом. В момент включения первого микровыключателя регистрируется положение сверла, затем светло опускается ниже и срабатывает второй датчик, и снова фиксируется положение сверла. Полученных данных достаточно, что бы определить поломку сверла или неверную его установку его на глубине.

На рисунке 20.12в показана система ощупывания с помощью измерительной головки, которая располагается по углом 90 градусов к оси обрабатывающего инструмента (сверла). Чувствительный наконечник устанавливается так, чтобы он взаимодействовал с режущей кромкой сверла, либо он устанавливается на боковые режущие ленточки сверла. В первом случае можно определить как поломку сверла, так и износ режущих кромок сверла. Во втором случае можно определить износ инструмента по диаметру. Точность измерительной головки 10 мкм.

На рисунке 20.12б показана система, которая позволяет контролировать сверла любого диаметра. Система состоит из источника света и фотодиода, которые рассоложены по разные стороны от сверла. Испытания проводятся перед началом рабочего хода. Инструмент находится в рабочем положении. Луч света от осветителя попадает на фотодиод. В том случае, если на его пути находится сверло, то освещенность фотодиода резко уменьшается. Это позволяет судить о том, цело сверло или нет.

Описанные выше системы имеют недостаток, что измерения производятся тогда, когда инструмент установлен в шпинделе, а это значит, что время измерений увеличивает время обработки детали, то есть производительность станка снижается.

На рисунке 20.12г показана система, которая производит измерение режущего инструмента, когда он находится в магазине инструментов, то есть детали в это время обрабатывается другим инструментом. Система тоже оптического типа. Инструмент устанавливается в исходное положение и освещается лампой светового потока. Луч света от нее через объектив и диафрагму падает на чувствительный линейный элемент. Инструмент является причиной образования тени, которая воспринимается чувствительным линейным элементом, что, позволяет произвести оценку инструмента по длине (точность 1 мм).

Билет №13

Емкостные датчики

Геом. образ в поперечном сечении обработ. пов-ти

Пример диагностики зубчатой передачи

Емкостные датчики

Емкостные преобразователи основаны на зависимости эл. емкости конденсатора от размеров ,взаимного расположения его обкладок и от диэлектрической проницаемости среды между ними. Для двухобкладочного плоского конденсатора электрическая емкость равна:

С=ε_0.* ε*(Ѕ/δ),где ε₀- диэлектрическая постоянная ε₀=(1/4*π*с²)*10⁷ Ф/м, ε-относительная диэлектрическая проницаемость среды между обкладками, S- активная площадь обкладок,м²; δ- расстояние между обкладками,м.

Следовательно преобразователь может быть построен с использованием зависимости С=f₁(ε), С=f₂(S), С=f₃(δ). Преобразователь представляет собой конденсатор,одна пластина которого перемещается, а другая остается неподвижной. Изменение расстояния между пластинами δ ведет к изменению емкости преобразователя. Функция преобразования С=f₃(δ) нелинейная, что ограничивает диапазон измерения. Чувствительность преобразователя резко возрастает с уменьшением расстояния δ,поэтому целесообразно уменьшать начальное расстояние между пластинами. При выборе начального расстояния между пластинами необходимо учитывать пробивное напряжение воздуха. Такие преобразователи используются для измерения малых перемещений(менее 1 мкм). Малое рабочее перемещение пластин приводит к появлению погрешности от измерения расстояния между пластинами при колебаниях температуры. Соответствующим выбором размеров деталей преобразователя и материалов эту погрешность можно значительно снизить.

Для измерения выходного параметров емкостных преобразователей применяют мостовые схемы и схемы с использованием резонансных контуров. Последние позволяют создавать приборы с высокой чувствительностью. Таким прибором можно обнаружить перемещение порядка 10^{-7 мм. Достоинства емкостных преобразователей- простота конструкций, высокая чувствительность и возможность получения малой инерционности преобразователя. Недостатками являются: влияние внешних электрических полей и паразитных емкостей, влияние внешних факторов (температура, влажность), относительная сложность схем включения и необходимость в специальных источниках повышенной частоты.}

Конструкция емкостного датчика, применяемого для измерения толщины смазочного в подшипниках скольжения приведена на рис. В корпусе 1 подшипника располагается шип 2,который имеет осевое и радиальное отверстие. В радиальном отверстии располагается емкостной датчик, который состоит из изолирующего корпуса 3 и электрода 4.

Электрод 4 соединяется с проводом, который проходит сначала по радиальному, а потом по осевому сверлению и выходит наружу, где обычно при помощи ртутного токосъемника сигнал передается на усилитель. При современной технологии зазор может быть доведен до 5-10 мкм и порог чувствительности по перемещению оценивается значениями порядка 10^{-4 м. Большим достоинством емкостного датчика является также отсутствие шумов в отличие от резисторных и индуктивных элементов и} отсутствие самонагрева.