DIAGNOZOWANIEDIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIEi NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIAPROCESU SKRAWANIA Piotr CichoszPiotr Cichosz Instytut Technologii Maszyn i Au...
22 downloads
27 Views
6MB Size
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Piotr Cichosz
dB
czas t sygnał sygnał „aktywny posuw” posuw” wyjś wyjście alarmowe „złamanie” amanie”
Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji Politechniki Wrocławskiej
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Coraz większy stopień automatyzacji procesów technologicznych wymaga wyposażania obrabiarek w systemy monitorowania, diagnozowania i nadzorowania ich pracę. Monitorowanie to śledzenie zmian pewnych wielkości fizycznych dotyczących stanu maszyny, przebiegu procesu bez podejmowania jakichkolwiek decyzji czy reakcji. Nadzorowanie polega na automatycznym wykrywaniu określonych stanów i zakłóceń procesu (skrawania) i reagowaniu na te stany celem zapobieżenia lub zminimalizowania strat. Diagnozowanie jest to wykrywanie nieprawidłowości w działaniu urządzenia lub procesu (diagnostyka awaryjna) – określa przyczynę i miejsce nieprawidłowości. Zadania stawiane układom automatycznego nadzoru wytwarzania można podzielić na: • blokady i zabezpieczenia chroniące pracowników, • zabezpieczenia chroniące maszyny i urządzenia przed awariami i ich skutkami, • układy zapewniające właściwą jakość wyrobu, • układy optymalizujące produkcję pod względem ekonomicznym (minimalizacja kosztów) lub/i organizacyjnym (wydajność i niezawodność produkcji).
2
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Obrabiarka Narzę Narzędzie Przedmiot Magazyn Ukł Układy mocowania Podajniki
Ukł Układ sterowania Urzą Urządzenia peryferyjne
Proces skrawania
DIAGNOSTYKA SYTEMU PRODUKCYJNEGO Podczas obró obróbki
Po przerwaniu obró obróbki
Nadzó Nadzór Okreś Określenie stanu
Ukierunkowane pomiary Diagnoza Okreś Określenie przyczyn
Samoczynna reakcja
Diagnoza Okreś Określenie przyczyn
Naprawa lub regulacja
Zakres i struktura diagnostyki systemu produkcyjnego [Koch, Krzyż Krzyżanowski, Skoczyń Skoczyński, Smalec]
3
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Podsystem diagnostyki i nadzorowania Układy diagnostyki obróbki Monitorowanie narzędzi
Układy diagnostyki działania Monitorowanie przedmiotu
Monitorowanie względnych położeń zespołów
Pomiary i korekcja ustawienia narzędzi*
Prawidłowość funkcjonowania** Na obrabiarce**
Ocena stanu ostrza Ocena zużycia** Wykrywanie wykruszeń (złamań)** Nadzorowanie czasu życia narzędzia*
Stan techniczny**
Poza obrabiarką*
Monitorowanie ciągłe** Monitorowanie okresowe** * - proste systemy ekspertowe ** - złożone systemy ekspertowe
Zadania realizowane przez układ diagnostyki i nadzorowania z wykorzystaniem systemów z bazą wiedzy [Gawlik]
4
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Powody stosowania monitorowania i diagnozowania systemów obróbkowych: • utrudnienia bezpośredniego nadzoru przez operatora, z powodu zabudowywania osłonami przestrzeni roboczej obrabiarek, które z kolei spowodowane są: - rozbryzgami płynów obróbkowych - BHP (hałas, duże prędkości skrawania i posuwu), • wykorzystanie w znacznie większym stopniu pełnych możliwości skrawnych narzędzi (mniejsze współczynniki bezpieczeństwa jeśli chodzi o wytężone warunki pracy i wymiana narzędzia w chwili jego stępienia a nie w czasie prognozowanym trwałości), • konieczność bardzo szybkich reakcji na zakłócenia procesu skrawania realizowanego dzisiaj z dużymi prędkościami skrawania i posuwu, • duże koszty stanowisk pracy i kosztowne skutki: awarii, kolizji i zużyć katastroficznych narzędzi, • ograniczenie powstawania liczby nienaprawialnych braków, • możliwość prowadzenia wytwarzania w na 2 i 3-ciej zmianie i w dni wolne od pracy bez, lub z ograniczonym udziałem pracowników. 5
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Wpływ rozrzutu trwałości narzędzi na wartość oczekiwaną trwałości
Rozkład normalny f(Tc) (dla małego rozrzutu) Funkcja gęstości rozkładu prawdopodobieństwa trwałości f(Tc)
Rozkład normalny f(Tc) (dla średniego rozrzutu) Rozkład normalny f(Tc) Rozkład logarytmo-normalny f(Tc) Rozkład wykładniczy f(Tc),
5%
(np. dla wierteł o małych średnicach)
Tco1 < Tco2 Tc Trwałości oczekiwane dla P=95%
TcD
Czas t
Po diagnozowaniu, gdy możliwe jest określenie rzeczywistej wartości zużycia, można wykorzystać pełne możliwości skrawne wszystkich narzędzi w całym okresie ich trwałości Tco << TcD 6
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Wpływ zastosowania układów nadzorujących na czas pracy maszyn
[Jemielniak za Tönshoffem] 7
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Główne przeszkody w upowszechnianiu się układów monitorowania i diagnozowania narzędzi i procesu skrawania: • wysokie koszty układów pomiarowych, • brak pojedynczego czujnika (lub układu czujników), który spełniałby wymagania głównych obszarów zastosowań układów nadzorujących, • wiele czujników lub strategii nadzorowania stosownych w pracach badawczych nie nadaje się jeszcze w pełni do zastosowań przemysłowych, • wykrywanie kryterium stępienia narzędzia jest bardzo trudne, a praktycznie możliwe jedynie po zakończeniu skrawania, • wiele strategii nadzorowania jest bardzo wrażliwych na zmianę właściwości materiału obrabianego lub parametrów skrawania, • konieczność ustawiania lub uczenia układu nadzorującego (ręcznego lub automatycznego), • większość wyników badań laboratoryjnych uzyskano metodą off-line; układy monitorujące, pracujące w czasie rzeczywistym są dalszym ciągu rzadkością, • konieczność budowanie interfejsów sprzętowo-programowych z powszechnie stosowanymi układami sterowań CNC. 8
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Zadania układu diagnozowania: - diagnozowanie stanu narzędzi skrawających, a w tym: - wykrywanie katastroficznego stępienia ostrza (KSO) - diagnostyka zużycia ostrza (wykrywanie stępienia ostrza), - wykrywanie nadmiernych drgań, - wykrywanie kolizji, - wykrywanie braku przedmiotu lub narzędzia, - diagnostyka kształtu wióra, itp.
9
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
Struktura układu diagnostyki stanu narzędzia i procesu skrawania DNiPS [Jemielniak] 10
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
Wykruszenia
Pęknięcia
Wyszczerbienia Wyłamania
Rodzaje zużycia wytrzymałościowego ostrza [Cichosz]
11
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
L1
Wskaźnik zużycia
Kryterium stępienia np. VBB = 0,3 mm
L2 L3
C B A Czas skrawania t
Tc
Charakterystyczne „wygładzone” przebiegi krzywych zużycia ostrzy skrawających [Cichosz] 12
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Wielkości fizyczne stosowane do diagnozowania i nadzorowania procesu skrawania - siły i wielkości pochodne
[Jemielniak]
13
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
dF
f
=
F f - F fo F fo
Ffo – siła posuwowa na początku pracy ostrza nie zużytego
[Jemielniak]
14
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
[Jemielniak]
Siły skrawania zmieniają się głównie w wyniku: - zmian parametrów skrawania, - nierównomiernego naddatku, - zmian właściwości materiału, a w znacznie mniejszym stopniu zależą od postępującego zużywania się ostrza stąd wynikają trudności z korelacją zmian sił skrawania ze zużyciem ostrza. Znacznie łatwiej jest, w porównaniu z postępującym zużyciem, zdiagnozować zużycie katastroficzne ostrza, wywołujące specyficzny charakter zmian sił.
15
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
[Jemielniak za Cho, Lee, Chu] 16
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
[Jemielniak] 17
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Wielkości fizyczne stosowane do diagnozowania i nadzorowania procesu skrawania cd. Emisja akustyczna (Acoustic Emission-AE) jest to powstawanie i rozchodzenie się fal sprężystych w materiale w wyniku wyzwalania energii wiązań międzycząsteczkowych, spowodowanego przez odkształcania, pękanie i przemiany fazowe. Wykorzystywany zakres częstotliwości to 50 kHz do 2 MHz, a więc znacznie przekraczający zakresy słyszalne przez człowieka.
[Jemielniak za Moriwaki] 18
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
[Jemielniak] 19
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
[Jemielniak] 20
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Wielkości fizyczne stosowane do diagnozowania i nadzorowania procesu skrawania cd. - drgania i hałas
[Jemielniak za Königiem] 21
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru Czujniki prądu
[Jemielniak, Sandvik]
22
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru Czujniki odkształceń
[Jemielniak za Kistlerem] 23
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru Czujniki odkształceń cd.
[Jemielniak za Nordmannem] 24
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru Czujniki sił
[Jemielniak za Montronix]
25
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru Czujniki sił cd.
[Jemielniak za Sandvikiem] 26
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru Czujniki sił cd.
[Jemielniak za Kistlerem]
27
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru Czujniki sił cd.
[Oczoś]
28
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki stosowane w układach diagnozowania i nadzoru cd. Czujniki momentu
[Jemielniak za Artisem] 29
DIAGNOZOWANIE NADZOROWANIE i NADZOROWANIE PROCESU PROCESU SKRAWANIA SKRAWANIA Czujniki emisji akustycznej
przetwornik piezoelektryczny
masa bezwładna, np. proszek wolframu z żywicą do tłumienia fal rezonansowych EA
element kontaktowy czujnka
[Jemielniak za Cavallonim]
[Jemielniak za Prometec, Nordmann] 30
DIAGNOZOWANIE NADZOROWANIE i NADZOROWANIE PROCESU PROCESU SKRAWANIA SKRAWANIA Czujniki emisji akustycznej
[Oczoś]
[Jemielniak za Prometec]
31
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki drgań i ultradźwięków
[Jemielniak za Byrne]
32
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki optyczne do wykrywania zużycia katastroficznego ostrza
[Jemielniak za Artis]
33
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki optyczne do wykrywania zużycia katastroficznego ostrza
[Honczarenko]
[Jemielniak]
34
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Kamera wideo
Pomiar zużycia ostrza za pomocą kamery wideo [Kołodziej za Wangiem, Hongiem, Wongiem]
35
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki dotykowe
[Jemielniak]
36
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki dotykowe cd.
narzędzie ostre
[Jemielniak za Chrzanowskim, Szafarczykiem,i Winiarskim]
37
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki dotykowe cd.
wartość zużycia narzędzie zużyte
[Jemielniak za Chrzanowskim, Szafarczykiem,i Winiarskim]
38
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Czujniki indukcyjne
Wykrywanie uszkodzonych wierteł a) tuleja indukcyjna b) schemat kontroli [Honczarenko]
39
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
[Jemielniak]
40
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA - proste stałe granice Strategie nadzoru Najprostsza strategia oparta jest na granicach ustalonych dla całego cyklu obróbki, które mogą się odnosić do sygnału surowego, filtrowanego, uśrednionego lub pola pod krzywą. W czasie pierwszego cyklu maksymalna wartość wybranej miary sygnału jest automatycznie normalizowana (100%), a poziomy graniczne wyznacza się względem tej wartości. L1: Górna granica – zabezpieczenie przed kolizją lub przeciążeniem natychmiastowe zatrzymanie obrabiarki
Granice stałe
Sygnał
L1 L2 L3
L4
Sygnał
Czas t Granice dopasowywane L1 L1 L1
L4
L4
L4
Numer cyklu
L2: Określana na np. 250% służy do wykrywania katastroficznego stępienia ostrza KSO - natychmiastowe zatrzymanie obrabiarki L3: Próg np. 150% służy do określania nadmiernego zużycia (stępienia) ostrza wymiana narzędzia po zakończeniu operacji. L4: Niski próg np. 50% służy do wykrycia braku skrawania (brak narzędzia lub przedmiotu) – powstrzymanie realizacji następnej operacji. 41
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie nadzoru – etapowe, stał stałe granice Wykrywanie nieprawidł nieprawidłowoś owości przebiegu procesu poprzez kierunkowe przekraczanie granic, np.: np.: 1 – wzrost sygnał sygnału procesu „przez” przez”, 2 – spadek sygnał sygnału procesu „przez” przez”.
Sygnał [dB]
Sygnał prawidłowy
Sygnał nieprawidłowy Sygnał nieprawidłowy Np. z powodu zł złamania narzę narzędzia lub odmocowania przedmiotu.
2 1
Czas t
brak przekroczenia sygnału Np. z powodu braku przedmiotu, narzę narzędzia lub ich zł złego zamocowania.
brak przekroczenia sygnału 42
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie nadzoru – etapowe, stał stałe granice Przebieg obró obróbki podzielony jest na etapy z granicami ustalanymi oddzielnie dla dla każ każdego etapu. 1 – Przekroczenie granicy uznawane jest za katastroficzne stę stępienie ostrza KSO. 2 – Jeś Jeśli skrawanie zaczyna się się zbyt szybko - alarm, (np. źle zamocowany lub za duż duży przedmiot). 3 – Służy do wykrywania KSO i niewł niewłaściwego zamocowania przedmiotu. 4 – Jak 3, jednakż jednakże zatrzymuje obró obróbkę bkę, jeś jeśli wartość wartość sygnał sygnału spadnie do tego progu. Jeś Jeśli sygnał sygnał przebiega poniż ci) alarm nie jest włą czany. poniżej (np. brak częś części) włączany. 5 – Rozpoznanie począ początku obró obróbki – musi być być przekroczenie przynajmniej raz podczas cyklu. 6 – Poprawność Poprawność dział działania czujnika i przekazywania sygnał sygnału. 7 – Odnosi się się do średniej wartoś wartości sygnał sygnału w zadanym odcinku czasu. Przekroczenie sygnalizuje stę stępienie ostrza i wywoł wywołanie alarmu po zakoń zakończeniu operacji. 8 – Analogicznie jak 7, jednakż jednakże stanowi dolną dolną granicę granicę dopuszczalną dopuszczalną sygnał sygnału, gdy rosną rosnącemu zuż zużyciu niektó niektórych narzę narzędzi towarzyszy maleją malejący sygnał sygnał np. EA.
Sygnał [dB]
7
1 1 2
6
5
3 8 4 Czas t
[wg Nordmanna]
43
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Złamanie 1 natychmiastowy alarm ostrzegają ostrzegający przed zł złamaniem
granica przekroczenia sygnał sygnału np. 150% sygnał sygnał przyuczenia
czas t sygnał sygnał „aktywny posuw” posuw” wyjś wyjście alarmowe „złamanie” amanie”
Złamanie 2 natychmiastowy alarm ostrzegają ostrzegający przed zł złamaniem
sygnał sygnał przyuczenia dolna granica przekroczenia sygnał sygnału
czas t sygnał sygnał „aktywny posuw” posuw” wyjś wyjście alarmowe „złamanie” amanie”
SYSTEM NADZOROWANIA ARTIS
44
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA STĘPIENIE Powierzchnia pod sygnał sygnałem rzeczywistym Powierzchnia pod sygnał sygnałem przyuczenia
sygnał sygnał „aktywny posuw” posuw”
czas t
Po przekroczeniu okreś określonej %%-towej wartoś wartości powierzchni przyuczonej - alarm ostrzegają ostrzegający przed stę stępieniem sygnalizowany jest po operacji
BRAK Powierzchnia pod sygnał sygnałem rzeczywistym Powierzchnia pod sygnał sygnałem przyuczenia
sygnał sygnał „aktywny posuw” posuw”
czas t
Jeś Jeśli wartość wartość pola nie osią osiągnie okreś określonego poziomu %%-towej wartoś wartości pola przyuczonego - alarm ostrzegają ostrzegający przed brakiem sygnalizowany jest po operacji
SYSTEM NADZOROWANIA ARTIS
45
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
SYSTEM NADZOROWANIA ARTIS (FILM)
46
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Optymalizacja procesu - Automatyczne skrócenie czasu cyklu poprzez sterowanie adaptacyjne
SYSTEM NADZOROWANIA ARTIS
47
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Automatyczna kontrola gwintów po ich wykonaniu na maszynie za pomocą sprawdzianów gwintowych w specjalnych oprawkach narzędziowych z czujnikiem
SYSTEM NADZOROWANIA ARTIS
48
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Automatyczna kontrola gwintów po ich wykonaniu na maszynie za pomocą sprawdzianów gwintowych w specjalnych oprawkach narzędziowych z czujnikiem
SYSTEM NADZOROWANIA ARTIS
49
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
SYSTEM NADZOROWANIA ARTIS
50
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Zastosowanie nowego narzę narzędzia Aktywizacja przyuczenia Ustawienie wzmocnienia (automatyczne) Ustawienie rę ręczne
Wybó Wybór osi zerowanie
Ustawienie automatyczne
Wyłą czanie zerowania Wyłączanie Przeprowadzenie 22-3 cykli obró obróbkowych
Ustawienie: zerowanie automat. stat. czasu trwania
Obserwacja przebiegó przebiegów sygnał sygnałów Ustawienie: czasu opó opóźnienia, zerowanie i czasu trwania
Przeprowadzenie 5 cykli obró obróbkowych
Przeprowadzenie 1 cyklu obró obróbkowego Obserwacja przebiegó przebiegów sygnał sygnałów prawidł prawidłowo Ustalenie strategii nadzoru: zł złamanie 1, poziomy, przeciąż enie, zł przeciążenie, złamanie 2, stę stępienie, opó opóźnienie, brak Przeprowadzenie wielu cykli obró obróbk. Zastosowanie zuż zużytego narzę narzędzia Przeprowadzenie kilku cykli obró obróbk. Odczytanie wartoś wartości rzeczywistych Ustawienie wartoś wartości granicznych na podstawie wartoś wartości rzeczywistych Zastosowanie nowego narzę narzędzia
Kontrola czasu opó opóźn., czasu trwania, wzmocnienia itp. nieprawidł nieprawidłowo Korekta parametró parametrów ukł układu
Procedura wprowadzania zmian np. nowego narzędzia w systemie ARTIS
51
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie nadzoru – rozpoznawanie przebiegu sił Układ pamięta szereg charakterystycznych przebiegów sił skrawania podczas KSO porównuje je z aktualnym przebiegiem sił. W razie wykrycia KSO sygnalizuje go w przeciągu mniej jak 10 ms. Taka strategia nie jest zależna od wartości sygnału, a więc i od parametrów skrawania.
[Jemielniak za Kluftem i Schneiderem] 52
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie nadzoru – rozpoznawanie przebiegu mocy
[Jemielniak za McClenaghanem, Kellym, Byrnem]
53
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie nadzoru – rozpoznawanie przebiegu sił
[Jemielniak] 54
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie nadzoru – rozpoznawanie przebiegu sił Układ pamięta szereg charakterystycznych przebiegów sił skrawania podczas KSO porównuje je z aktualnym przebiegiem sił. W razie wykrycia KSO sygnalizuje go w przeciągu mniej jak 10 ms.
[Jemielniak za Königiem]
55
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie monitorowania - granice dynamiczne. Granice dynamiczne dopasowują się do wartości sygnału na bieżąco, lecz z ograniczoną szybkością. Strategie te nie zależą od średniej wartości sił. Można nimi monitorować duże narzędzia wykonujące obróbkę zgrubną jak również małe narzędzia do obróbki wykończeniowej na różnych obrabiarkach bez ręcznego ustawiania czy uczenia układu.
[Jemielniak]
Wskaźnik zużycia obliczany jest np. na podstawie pomiarów 3 składowych całkowitej siły skrawania. Możliwe jest rozróżnienie zmiany sił skrawania spowodowanej zużyciem, biciem przedmiotu lub zmianą twardości materiału. Sygnał do zmiany narzędzia generowany jest po skończonej operacji.
56
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie monitorowania – system nasłuchu Specjalny wzmacniacz przystosowuje sygnał z czujnika drgań (100÷80 000Hz) do zakresu słyszalności człowieka (50÷15 000Hz). Dzięki temu operator może słyszeć proces obróbki w swoich słuchawkach. Oprócz nadzorowania stanu zużycia narzędzia i jakości procesu można wykorzystywać ten układ np. do określania styku narzędzia z przedmiotem obrabianym i zerowania układu pomiarowego.
57
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Strategie monitorowania – nadzorowanie efektów technologicznych obróbki, np. dokładności wymiarowo-kształtowej i jakość powierzchni. Można dokonywać pomiarów: - bezpośrednio na obrabiarce podczas wykonywania przedmiotu, - po obróbce poza obrabiarką, np. na wydzielonym stanowisku pomiarowym. Jeśli któryś z monitorowanych efektów technologicznych obróbki zbliża się do założonych granic tolerancji to generowany jest sygnał aby opcjonalnie: - skorygować położenie narzędzia, jeśli nie osiągnęło ono jeszcze kryterium stępienia, - wymienić narzędzie, jeśli osiągnęło ono kryterium stępienia.
x max Δx
Δx
Δx
min
t
Δx
58
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
System nadzorowania wykorzystujący „inteligentne narzędzia” 59
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
„operacje wiertarskogwinciarskie
„Inteligentne narzędzia” są przechowywane w magazynie narzędziowym obrabiarki razem z innymi narzędziami. Nadzorowanie zaczyna być realizowane automatyczne w chwili zamocowania narzędzia we wrzecionie obrabiarki
„Inteligentne narzędzia” mogą być przechowywane w standardowym magazynie narzędziowym obrabiarki 60
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
[Oczoś] 61
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
Sygnalizacja drogą radiową zatrzymania ruchu narzędzia wywołanego jego przeciążeniem momentu
Przesunięty pierścień sygnalizuje zatrzymanie ruchu narzędzia wywołane jego przeciążeniem, ułatwia to odnalezienie oprawki przeciążonej wśród dużej liczby narzędzi
Oprawki przeciążeniowe sygnalizujące radiowo i optycznie przeciążenie lub złamanie narzędzia [BILZ]
62
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
Oprawka ze sprzęgłem przeciążeniowym i z szybko wymienną tulejką (6)
Nadajnik radiowy mocowany w oprawce Oprawki przeciążeniowe sygnalizujące radiowo i optycznie przeciążenie lub złamanie narzędzia [BILZ]
63
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA
System komunikacji TDSi +TDS zapewnia bezdotykową wymianę danych z/do nośnika informacji wspierającego zarządzanie narzędziami (nośniki informacji d=10 mm) [BILZ] 64
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Trwają liczne prace nad zastosowaniem do nadzorowania procesu skrawania systemów opartych o działanie sieci neuronowych i zasad logiki rozmytej. Warstwa wejściowa
Pierwsza warstwa ukryta
Druga warstwa ukryta
Warstwa wyjściowa
np. zużycie VBB, KT
np. parametry skrawania
trwałość resztkowa siły skrawania inne czynniki emisja akustyczna inne czynniki
Sieć neuronowa
- budowa sieci neuronowej - uczenie sieci neuronowej - zastosowanie
65
DIAGNOZOWANIE i NADZOROWANIE PROCESU SKRAWANIA Prezentację Prezentację opracowano na podstawie m.in. publikacji: [1] Jemielniak K.: Automatyczna diagnostyka stanu narzę narzędzia i procesu skrawania, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 202. [2] Cichosz P.: Narzę Narzędzia skrawają skrawające, WNT, Warszawa 2006. [3] Materiał Materiały informacyjne firm: Artis, Bilz, Brankamp, Kistler, Montronix, Nordmann, Sandvik, Prometec, itp. [4] Koł Kołodziej M.: Prognozowanie zuż zużycia ostrza skrawają skrawającego w oparciu o pomiar skł składowych sił siły skrawania w toczeniu, Rozprawa doktorska, PWr, Wrocł Wrocław 2006. [5] Kosmol J.: Automatyzacja obrabiarek i obró obróbki skrawaniem, WNT, Warszawa 1995. [6] Oczoś Oczoś K., Porzycki J., Habat W.: Wybrane trendy rozwojowe techniki szlifowania, szlifowania, Mechanik 88-9, 2006.
Dziękuję za uwagę
66
