Ученые кафедры технологии автоматизированного машиностроения Южно-Уральского государственного университета разрабатывают акустический метод прогнозирования периода стойкости шлифовального круга с учетом требований к качеству обрабатываемой заготовки. Это значит, что на машиностроительном производстве по характеру звука при абразивной обработке деталей мастера смогут определять степень износа шлифовального круга и вовремя править его, не останавливая производственный процесс.
Для обеспечения высокого качества обработки деталей при машиностроительном производстве важен такой параметр шлифовального круга, как его износостойкость (период стойкости). Чем выше это значение, тем более продолжительную качественную обработку может гарантировать шлифовальный круг на станке до следующей правки. Однако проблема состоит в том, чтобы четко определить, в какой именно момент времени необходимо остановить обработку и начать править круг, чтобы это оказалось рациональным с технологической и экономической точек зрения.
Ученые ЮУрГУ занимаются решением этого вопроса. Они исследуют косвенные методы прогнозирования периода стойкости шлифовального круга, потому что именно они наиболее применимы к условиям многономенклатурного мелкосерийного производства в современном машиностроении. Косвенные методы – те, что не требуют остановки производственного процесса для определения параметров износа. Оказалось, что характер звука может выступать в роли такого косвенного критерия для определения текущего состояния шлифовального круга в процессе обработки. Акустический показатель позволяет определять качество обрабатываемых деталей в момент времени – оцениваются шероховатость шлифованной поверхности и отклонения от цилиндричности. Звуковой метод может применяться для решения таких производственных проблем, как перерасход материала шлифовального круга ввиду его частой правки, так и высокая вероятность возникновения брака продукции из-за превышения времени обработки.
Теперь исследователи разрабатывают методику прогнозирования износа шлифовального круга по акустическому методу (критерий звукового давления) с учетом выполнения качественной обработки поверхности заготовки. Установлено, что шумодиагностический метод задействует акустические волны, генерируемые колебаниями шлифовального круга в процессе обработки. К преимуществам метода исследователи относят высокую информативность и чувствительность.
.jpg)
Но главная новация здесь в том, что челябинские ученые занимаются созданием карт бездефектной работы шлифовального круга с учетом звукового давления при чистовой обработке. Исследование еще продолжается, однако уже созданы прототипы таких карт. Карта представляет собой таблицу, в которой отражены факторы шлифовального процесса: режим обработки (скорость врезной подачи), время обработки и зависящие от их комбинаций параметры: звуковое давление, шероховатость, отклонение формы от цилиндричности. Карты могут применяться при планировании операций шлифования для фиксации критических значений звукового давления и соответствующих им значений отклонения от цилиндричности или шероховатости.
«Будет предложено несколько вариантов практического применения методики, разработанной на основе математических моделей влияния технологических условий шлифования на акустические параметры. Вероятно, воплощена методика будет в формате компьютерного приложения, содержащего базу акустических данных, согласованных с базой данных параметров качества обработки. В ней сотрудник производства сможет выбирать тип шлифовального круга, обрабатываемый материал и прочее, – рассказывает аспирант кафедры технологии автоматизированного машиностроения ЮУрГУ Александр Жуков. – На экран будет выводиться график, по которому можно определять, в каком режиме и в течение какого времени нужно шлифовать заготовку, чтобы добиться нужного качества (пока круг работоспособен для заданных условий)».
Навострять ухо, чтобы уловить изменения в характере звука при работе шлифовального круга, работнику цеха не придется. Всю работу по четкому определению звукового давления будет выполнять ПК со звукозаписывающей аппаратурой.
На машиностроительном производстве идея будет реализована следующим образом. Компактный микрофон, расположенный непосредственно вблизи работающего шлифовального круга, будет регистрировать исходящий от него звуковой сигнал. Полученные акустические данные будут передаваться в специализированную программу для ПК, задача которой интерпретировать их в соответствии со значениями разработанных карт. При достижении неприемлемого звучания шлифовального круга для заданных параметров обработки компьютер подаст сигнал. Мастеру останется лишь осуществить правку круга.
Ученые Южно-Уральского государственного университета экспериментально доказали, что на звуковой характеристике работы шлифовального круга сказываются режим и время обработки.
Ввиду слабой изученности подхода ученые ЮУрГУ расширяют научную базу об акустическом методе, применяемом при профильном шлифовании в машиностроении.
«До сих пор не существует научно обоснованной методики применения акустического метода прогнозирования периода работоспособности инструмента именно к шлифованию, – говорит профессор кафедры технологии автоматизированного машиностроения ЮУрГУ Дмитрий Ардашев. – Мы же решили не только «слушать» работу шлифовального круга, но и подвести под это некую научную, математическую, теоретическую базу. Наша задача – обосновать связь качества шлифования с характером звучания работающего шлифовального круга. На основе науки мы разрабатываем наши новые математические модели».
Проведенное должным образом исследование этого вопроса в перспективе позволит рациональнее расходовать режущий инструмент и повысить эффективность шлифования в условиях цифрового производства.