книги / Надежность и диагностика технологических систем

вращении под нагрузкой начинают сказываться волнистость до­ рожек подшипников качения и отклонения от цилиндричности опорных шеек шпинделя, поэтому траектория под нагрузкой име­ ет более сложную форму с увеличенным количеством составляю­ щих гармоник (кривая 2). Кроме того, центр траектории под на­ грузкой получает смещение (А, В) относительно центра траектории шпинделя без нагрузки.

Непрерывно меняющаяся амплитуда колебаний конца шпин­ деля вызывает у обрабатываемых деталей отклонения формы и расположения поверхностей в виде огранки, эксцентриситета или волнистости.

Динамические характеристики станков и процессов резания можно диагностировать с помощью специальных измерительных мониторов, например, фирмы «Сандвик» (Швеция). Для контроля износа инструмента целесообразно применять индикаторы кон­ такта, например, фирмы «Ренишоу» (Великобритания).

Монитор фирмы «Сандвик» позволяет контролировать состоя­ ние инструмента по шести каналам, в которых производится преобразование аналоговых сигналов. Тензометрические и пьезо­ электрические датчики усилий и моментов встраиваются в специ­ альные вкладыши и втулки, установленные на вращающихся шпинделях. Диагностические сигналы снимаются с помощью ртутных токосъемников. Центральный модуль монитора содер­ жит мощный процессор с оперативной памятью для хранения программ контроля и результатов измерений. Каждый измери­ тельный тракт имеет индивидуальный МП, АЦП, усилитель сиг­ нала и фильтры. Датчики опрашиваются с частотой до 2500 Гц.

Монитор работает в четырех режимах:

•«Настройка» — для редактирования измеряемых парамет­

ров.

•«Установка» — для выполнения операций автоматического аппаратного балансирования сигнала при сигналах датчиков, пре­ вышающих 100 % от установленного измерительного диапазона.

•«Обучение» — для запоминания уровней параметров кон­ троля при обработке первой детали партии.

•«Контроль» — для регистрации измерительных сигналов

ивыдачи вспомогательных команд, в том числе в систему ЧПУ при поломке инструмента.

Датчики перед началом измерений должны быть протарированы.

Пропорционально возрастают и силы резания Рг. В процессе об­ работки происходит дальнейшее увеличение значений указанных параметров в связи с износом резца. Все перечисленные выше параметры показали достаточную информативность.

Параметры / г<д, 12, Р2, также достаточно информативны при точении на повышенных режимах резания вплоть до поломки инструмента (рис. 13.25). Эксперимент проводился на токарном станке с ЧПУ модели 1720ПФ30: заготовка из стали 45 диаметром d - 80 мм; марка инструментальной пластины Т15К6; началь­ ный износ резца по задней поверхности 0,8 мм; скорость резания 300 м/мин; подача 0,4 мм/об; глубина резания 5 мм.

Р ис. 1 3 .2 5 . Сравнительная информативность измеряемых величин при продольном точении до поломки резца:

АипхМо — отношение максимального значения измеряемой величины к номинальному

По мере износа инструмента значения исследуемых пара­ метров увеличиваются: сила резания Рг на 70 % ; ток / 2 в цепи привода подач по оси Z на 30...35 % ; ток / г.д в цепи привода глав­ ного движения на 20 % . Момент поломки инструмента регист­ рируется по всем трем параметрам довольно точно, так как при этом значения параметров возрастают скачкообразно сразу на 400...450 % .

Таким образом, исследованные параметры могут эффектив­ но использоваться при диагностировании процесса обработки.

Основой сетевой структуры АСНИ является общая шина или просто шина, представляющая собой электрическую многока­ нальную магистраль передачи данных. Наиболее распространен­ ными шинами для сетей на основе IBM-совместимых компьютеров являются шины PCI и ISA.

Шина ISA имеет невысокую пропускную способность и ис­ пользуется для подключения низкоскоростных контроллеров вво­ да-вывода. Контроллер представляет собой специализированный процессор для управления внешними устройствами, подключен­ ными через него к компьютеру.

Шина PCI обладает высокими скоростными характеристика­ ми, независимостью от типа присоединяемых МП, минимальной функциональной нагрузкой на МП, возможностью автоматиче­ ской настройки подключаемых контроллеров. На ее основе стро­ ится открытая архитектура ПК. Данная шина широко исполь­ зуется для создания систем сбора и переработки информации. В основу АСНИ на базе шины PCI. включаются специальные IBM-совместимые компьютеры промышленного исполнения мо­ дульной конструкции повышенной жесткости. Они более поме­ хоустойчивы и надежны в эксплуатации. Их конструкция зна­ чительно отличается от конструкции ПК офисного применения. Использование промежуточной пассивной соединительной платы позволяет быстро менять модули различного назначения практи­ чески без прекращения функционирования самой системы. Они, как правило, содержат встроенные сетевые адаптеры (контрол­ леры), несколько твердотельных дисковых накопителей и рас­ ширенную дополнительную флеш-памятъ с повышенной скоро­ стью обмена данными.

В промышленных условиях широко распространены компь­ ютерные сети на базе шины и соответствующего протокола CAN (Controller Area Network — сеть уровня контроллеров), который устанавливает процедуры обмена данными между исполнитель­ ными механизмами, датчиками и контроллерами. Сеть на осно­ ве протокола CAN представляет собой систему поледовательной передачи данных в широковещательном режиме. Она в основ­ ном управляется через центральный узел, хотя в то же время предоставляет возможность прямого обмена информацией между двумя узловыми устройствами сети, минуя центральный узел, что повышает живучесть сети.

требований в стандартах на интерфейсы и их функциональные возможности непрерывно возрастает.

Плата сбора информации содержит мультиплексор для пере­ ключения опрашиваемых измерительных каналов связи с датчи­ ками, буферный усилитель и АЦП, который подключается к сете­ вой шине или непосредственно к одному из портов компьютера (рис. 13.28). Порт компьютера — это многоканальная, управляе­ мая специальным контроллером магистраль связи процессора ПК с ПУ. Каждый порт компьютера имеет один или несколько спе­ циальных конструктивно обособленных разъемов.

Рис. 13.28. Схема АСНИ с использованием мультиплексора и шины PCI

Последовательные порты (СОМ1 — COM3) имеют-относи­ тельно невысокую пропускную способность.

Параллельные порты (LPT1 — LPT4) обладают значительно большей пропускной способностью (за счет использования боль­ шего количества каналов в кабеле).

Буферный усилитель производит необходимое усиление сиг­ нала, а АЦП — преобразование сигнала в цифровой двоичный код, т.е. цифровое квантование сигнала. Разрешающая способ­ ность АЦП определяется размером цифрового сигнала в битах. Применяются платы цифрового преобразования в 4, 8, 12, 16 бит и более. Бит представляет собой один двоичный числовой разряд (0 или 1). С учетом этого разрешающая способность циф­ ровой системы равна:

Р = 2",

где п — максимальный размер цифрового сигнала в битах.