Czujniki (mierzone wielkosci fizyczne) w układach DNiPS w zależności od typu obrabiarki
Dla roznych obrabiarek zalecany jest inny typ czujnika: tokarka (odkształcenie elementu obrabiarki, sily jednoosiowej, sil trójosiowy), tokara z narzędziem obrotowym (mocy, odkształcenia elementu obrabiarki, sil jendno i trójosiowych), centrum obrobkowe (mocy), szlifierka (mocy, emisja akustyczna), prasa(sil jednoos, drgan), wiercenie/frez duze srednice (mocy, drgan), wiercenie/frezowanie Male sred (mocy,moment skręcający, emisji akust), gwintowanie (moment skręcający), wiercenie/rozwiercanie wielowrzecionowe (moment skrec), gwintowanie wielowrzec(moment skręcający, emisja akustyczna), nacinanie uzębień (mocy,drgan)
Przemyslowe czujniki mocy silnika, zakres zastosowan, zakłócenia
Moc silnika jest wprost proporcjonalna do obciążenia silnika, natomiast prad jest funkcja kwadratowa. Przemyslowe czujniki podlaczane sa pomiedzy zasilaniem a silnikiem obrabiarki. Zastosowanie czujnikow mocy np. przy wierceniu zalezne jest od mocy silnika i średnicy wiertla, a także od tego czy silnik jest wysokiej jakości. Przy uzyciu czujnika mocy silnika istnieje wiele możliwości zakłóceń: *w strefie skrawania (przedmiot obrabiany, chłodziwo, warunki skrawania, poprzednie operacje, narzedzie), we wrzecionie (temperatura, odkształcenia cieplne, tarcie działające na łożysko; masa bezwładna wrzeciona) w skrzynce prędkości (temperatura, tarcie), w silniku (straty elektryczne, tarcie), w układzie sterowania (charakterystyka petli sprzężenia), zakłócenia z sieci. Jak widac pomiar mocy zawiera informacji z calego układu, a nie ze strefy skrawania. Jednak jest metoda stosunkowo latwa i tania Do zastosowania.
Czujniki odkształceń elementow obrabiarki
Czujniki te działają na zasadzie elementu piezoelektrycznego. Podstawowa zasada jest posredni pomiar sil. Mierzymy odkształcenia sprężyste elementow obrabiarki. Czujnik montujemy na mocno obciążonym elemencie , przy czym obciążenie powinno być bezpośrednio zalezne od sily skrawania. Musimy zamocowac czujnik z odpowiednim napieciem wstepnym. Stosujemy go zwłaszcza do wykrywania kolizji.
Zakłócenia sygnalu sily z czujnika w oprawie łozyska sruby tocznej
Czujnik sily posuwowej montowany jest w oprawach łożysk walkow, srub pociągowych lub wrzecion. Jest kompromisem miedzy dokładnością a łatwością instalacji. Zbudowany jest z dwuch wspoosiowych pierścieni. Istnieje wiele możliwości zakłóceń, przed rozpoczęciem skrawania przeprowadza się tarowanie czujnikow, czyli pomiar aktualnej wartości sygnalu która odpowiada zerowej sile skrawania. Zak1 – zmienność sygnalu Ff w czasie ruchu jalowego (przyczyna: sam czujnik sily – wspolpraca pary sruba toczna –lozysko pomiarowe) zak2 – przebieg sygnalu Fp na początku skrawania (drgania wykresu i spadek sily Fp) przyczyna: nie dosc szybkie uwolnienie się napiec w lancuchu kinematycznym zak 3 – zmienność sygnalu sily Ff w czasie skrawania ze stalymi parametrami przyczyna: gromadzenie się napiec w lancuchu kinematycznym posuwu
Przemyslowe czujniki sil skrawania – budowa, zasada montażu
Mogą być jedno dwu i trzyskladowe. Instaluje się je tak, żeby przenosily niewielka czesc obciążenia (do 10%). Zalecane Sa 3 glowne konfiguracje montażu, * plyta pomiarowa: precyzyjna podkladka montowana miedzy zespołami obrabiarki. Zawiera 1 lub 2 przetworniki i musi być instalowana na drodze przenoszenia sily; plyty pomiarowe zapewniaja najdokładniejszy pomiar sil, sa jednak czasem trudne do zainstalowania w istniejących obrabiarkach *wneki umożliwiają latwiejsza instalacje niż plyta pomiarowa, czujnik jest montowany w precyzyjnie wykonanej wnece na polaczeniu śrubowym; jego obciążenie wstepne uzyskuje się dzieki dopasowywaniu grubości podkładki, która wraz z grubością czujnika przekracza o około 15 mikronow wysokości wneki * trzecie rozwiązanie jest podobne do poprzedniego ale zamiast podkładki wystepuje nastawny klin. Unika się dzieki temu dopasowywania podkładki kosztem nieco większej wneki i samego klina, oraz można montowac czujnik bezpośrednio w elemencie obrabiarki a nie na polaczeniu.
Porównanie syngalow sil z laboratoryjnego i przemysłowego silomierza
Przy uzyciu laboratoryjnego silomierza parametr głębokości zuzycia VB=VB(Ff,ap) lub VB=VB[Ff,ap(Fc,f)]. Zauwazamy, ze sila Fc nie jest wogole zalezna od zuzycia ostrza. Przy uzyciu silomierza przemysłowego można zauważyć, ze sila skrawania Fc jest dosc mocno zalezna od zuzycia. Wynika to ze sprzężeń skrosnych niedoskonałego układu pomiarowego, czyli z wpływu sily Ff na sygnal Fc. Otrzymane wyniki wskazuja zatem, ze czujnik przemysłowy nie zawsze może być uzyty w taki sam sposób jak laboratoryjny. Tutaj parametr VB może być określony wzorem VB=VB(Ff,ap).
Czujnik momentu i sily osiowej
Bardzo dobre wyniki w monitorowaniu gwintownikow i wiertel można uzyskac dzieki specjalnym oprawkom narzędziowym. Czujnik momentu może być wykorzystywany do monitorowania zuzycia i kso, wykrywania braku skrawania, bledow głębokości gwintowania, zbyt duzej lub malej średnicy gwintowanego otworu, uszkodzenia lub braku gwintownika. Czujnik taki zbudowany jest z rotora, oprawki, tensometrow oraz statora. Stator montowany jest 5mm od rotora i sluzy do zasilania i odbioru sygnalu. Przykladem takiego czujnika może być magnetostrykcyjny czujnik sil i momentow. Innym przykładem czujnika momentu i sily jest czujnik pradow wirowych do monitorowania procesow wiercenia. Zaleta jest to, ze umozliwia pomiar momentu skręcającego bez przebudowy struktury mechanicznej obrabiarki, mogącej zredukowac jej sztywność. Sa również dostępne bardzo dobre czteroskladowe dynamometry obrotowe mierzace trzy składowe sily skrawania i moment na obracającym się wrzecionie, ale ich koszt wynosi około 30000USD.
Przemyslowe czujniki drgan i AE
Przemyslowe czujniki AE przystosowane sa do trudnych warunkow panujących w strefie skrawania. Wiekszosc czujnikow przeznaczonych jest do odbioru sygnałów AE z powierzchni obrabiarki. Budowa: przetwornik wykonany jest z materialu piezoelektrycznego, zwykle ceramicznego. Czulosc i charakterystyka rezonansowa przetwornika zalezy od jego wymiarow geometrycznych i od rodzaju materialu. Plaska charakterystyke uzyskujemy dzieki starannemu odizolowaniu przetwornika od obudowy, przez co unika się oddziaływania niepozadanych rezonansow czy pasmowych wytłumień sygnalu. Inne podjecie polega na odbiorze sygnałów AE przez strumien chłodziwa, który może być skierowany bezpośrednio na narzedzie lub PO. Zaleta jest zbliżenie się do strefy skrawania. Uzywamy je, gdy liczne polaczenia zakłócają przekazywanie sygnalu lub gdy sygnal jest zakłócony przez pochodzący od innych narzedzi. Sygnal może być zakłócony przez babelki powierza w strumieniu chłodziwa.
Badanie charakterystyki czujnika AE metoda Nilsena Hsu.
Metoda polega na lamaniu grafitu olowkowego. Proces lamania może być źródłem wzorcowych sygnałów AE pod warunkiem, ze zostanie przeprowadzony wedlug scislej procedury. Zalecane sa grafity firmy Pentel o d=0,5mm i twardości 2H. Proces wykonujemy przy pomocy tuleji z teflonu. Czujnik zamieszczony jest na gładkiej plycie o określonych wymiarach i w odległości 50mm lamany jest grafit. Można przyjąć, ze widmo zarejestrowanych drgan z przybliżeniem oddaje charakterystyke amplitudowa czunika wraz z calym torem przenoszenia sygnalu.
Wplyw drogi sygnalu AE na jego charakterystyke i przebieg
Im droga wieksza tym bardziej sygnal AE jest slaby. Najlepszy wynik uzyskamy przy pomiarze bezpsrednim ( w jednej płaszczyźnie). Przechodzenie sygnalu prze polaczenia oslabia sygnal i należy wtedy dostosowac wzmocnienie (należy uważać na przeregulowanie).
slimalke