Контроль початкової стадії зносу обробного інструменту з використанням акустичної емісії
DOI:
https://doi.org/10.18372/2306-1472.71.11747Ключові слова:
акустична емісія, амплітуда, знос, композиційний матеріал, механічна обробка, статистичні характеристикиАнотація
Мета: Метою роботи є експериментальні дослідження акустичної емісії при механічній обробці композиційного матеріалу з аналізом впливу зносу обробного інструменту з композиційного матеріалу на параметри реєстрованих сигналів. Методи дослідження: В основі досліджень лежить обробка та аналіз взаємозв’язку параметрів експериментальних сигналів акустичної емісії, які виникають при механічній обробці композиційного матеріалу, із зносом обробного інструменту. Розглянуто сигнали акустичної емісії на початковому і кінцевому етапах механічної обробки композиційного матеріалу. Була проведена статистична обробка амплітудних параметрів акустичної емісії на даних етапах. Проведена статистична обробка даних з аналізом закономірності зміни коефіцієнту ексцесу розподілу амплітуд сигналів акустичної емісії. Результати: Визначено, що зростання часу механічної обробки композиційного матеріалу не приводить до зміни характеру акустичного випромінювання. Реєстровані сигнали акустичної емісії є неперервними сигналами. Встановлено, що на кінцевій стадії механічної обробки композиційного матеріалу спостерігається зменшення середнього рівня амплітуди сигналу акустичної емісії і величини його розкиду. Визначено, що поступове або миттєве зростання зносу обробного інструменту приводить до його руйнування і різкому зменшенню амплітуди сигналу акустичної емісії. Визначено процентне зменшення середнього рівня сигналу акустичної емісії до моменту виникнення пошкодження обробного інструменту. Встановлено закономірність зміни коефіцієнту ексцесу розподілу амплітуд сигналів акустичної емісії на всіх етапах механічної обробки композиційного матеріалу. Обговорення: Проведено аналіз зміни статистичних амплітудних параметрів акустичної емісії на початковому і кінцевому етапах механічної обробки композиційного матеріалу. Показано зменшення статистичних амплітудних параметрів акустичної емісії на кінцевому етапі механічної обробки, що обумовлено зносом обробного інструменту. Показано, що виникнення і розвиток зносу обробного інструменту до моменту часу його пошкодження приводить до незначного зменшення середнього рівня амплітуди сигналу акустичної емісії. У той же час, на ранній стадії, яка передує пошкодженню інструменту, відбувається стрибкоподібна зміна коефіцієнту ексцесу розподілу амплітуд сигналів акустичної емісії від стабільного позитивного значення до негативного значення. В момент катастрофічного пошкодження інструменту характер зміни коефіцієнту ексцесу розподілу амплітуд сигналів акустичної емісії змінюється на протилежний. Така зміна параметрів акустичної емісії, очевидно, обумовлена виникненням процесів,які ведуть до руйнування інструменту, і, як наслідок, зміни умов взаємодії обробного і оброблюваного композиційних матеріалів. Отримані результати показали, що обробка і аналіз закономірності зміни коефіцієнту ексцесу розподілу амплітуд сигналів акустичної емісії може бути використана для управління технологічним процесом механічної обробки композиційного матеріалу. При цьому можливо визначати і контролювати момент виникнення початкової стадії процесів, які ведуть до руйнування обробного інструменту.
Посилання
Kovač P., Mankova I., Gostimirović M.,. Sekulić M, Savković B. (2011) А review of machining monitoring systems.Journal of production engineering, vol.1, no1, pp.1–6.
Dongre P.R., Chiddarwar S.S., Deshpande V. S. (2013) Tool Condition Monitoring In Various Machining Operations & Use of Acoustic Signature Analysis. International Journal on Mechanical Engineering and Robotics (IJMER), vol.1, no1, pp.34–38
Huo P., Zhang M., Gao L., Li R. (2014) On-Line Tool Condition Detection Based on Acoustic Signal. International Journal of Applied Science and Technology, vol. 4, no4, pp.202–207.
Teti R., Jemielniak K., O’Donnell G., Dornfeld D. (2010) Advanced monitoring of machining operations. CIRP Annals – Manufacturing Technology, vol. 59, pp.717–739.
Chandrasekaran M., Muralidhar M., Krishna C.M., Dixit U. S. (2009) Application of soft computing techniques in machining performance prediction and optimization: A literature review. International journal of advanced manufacturing technology, vol. 46,pp.445–464.
Olufayo O.A., Abou-El-Hossein K., van Niekerk T. (2011) Tool Wear Monitoring Using Acoustic Emission. 4th Robotics and Mechatronics Conference of South Africa (ROBMECH 2011) (23-25 November 2011, CSIR Pretoria, South Africa), pp.1–6.
Roth J.T., Djurdjanovic D., Yang X., Mears L., Kurfess T. (2010) Quality and Inspection of Machining Operations: Tool Condition Monitoring. Journal of Manufacturing Science and Engineering, vol.132, pp.041015-1 – 041015–16.
Qin F., Hu J., Chou Y.K., Thompson R.G. (2009) Delamination wear of nano-diamond coated cutting tools in composite machining. Wear, vol. 267, pp. 991–995.
Lu P. (2013) An investigation into interface behavior and delamination wear for diamond-coated cutting tools. A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in the department of mechanical engineering in the Graduate School of the University of Alabama, 155 р.
Prakash R., Krishnaraj V., Zitoune R., Sheikh-Ahmad J. (2016) High-Speed Edge Trimming of CFRP and Online Monitoring of Performance of Router Tools Using Acoustic Emission. Materials, vol. 9, no 798, pp.1-16.
Prakash M., Kanthababu M., Gowri S., Balasubramaniam R., Jegaraj J.R. (2014) Tool condition monitoring using multiple sensors approach in the microendmilling of aluminium alloy (AA1100). 5th International & 26th All India Manufacturing Technology, Design and Research Conference (AIMTDR 2014) (12 -14 December, 2014, IIT Guwahati, Assam, India), pp.394-1 – 394-6.
Olufayo O. A., Abou-El-Hossein K. (2013) Acoustic Emission Monitoring in Ultra-High Precision Machining of Rapidly Solidified Aluminium. PROCEEDINGS International Conference on Competitive Manufacturing (Coma ’13, 30 January – 1 February 2013 Stellenbosch, South Africa), pp. 307-312
Fadare D.A., Sales W.F., Bonney J., Ezugwu E.O. (2012) Influence of cutting parameters and tool wear on acoustic emission signal in high-speed turning of Ti-6Al-4V Alloy. Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences, vol. 3, no 3, pp.547–555
Mukhopadhyay C. K., Jayakumar T., Raj B., Venugopal S. (2012) Statistical Analysis of Acoustic Emission Signals Generated During Turning of a Metal Matrix Composite. J. of the Braz. Soc. of Mech. Sci. and Eng., vol.34. no.2, pp.145–154
Filonenko S.F. (2015) Vliyanie iznosa rezhuschego instrumenta pri kontroliruemoy glubine rezaniya na akusticheskuyu emissiyu [Influencing of cutting tool wearing at a controlled cutting depth on acoustic emission]. Vostochno-evropeyskiy zhurnal peredovyih tehnologiy, vol. 6, no 9(78), pp.47–50.
Filonenko S. F. (2016) Acoustic energy at controlled cutting depth of composite material. Electronics and Control Systems, no. 3(49), pp. 93–99.
Filonenko S. F. (2017) Acoustic emission at treating tool wear with a not controlled cutting depth. Proceedings of the National Aviation University, vol.70, no.1, pp.90–97.
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
