Emisja akustyczna (AE) to fascynujące zjawisko, które przedostało się do świata obróbki skrawaniem, oferując cenny wgląd w proces skrawania. Jako dostawca narzędzi CBN (sześciennego azotku boru) widziałem na własne oczy, jak zrozumienie charakterystyki emisji akustycznej narzędzi CBN podczas obróbki może zrewolucjonizować sposób, w jaki podchodzimy do produkcji. Na tym blogu omówię, czym są te cechy, dlaczego mają znaczenie i jakie korzyści mogą przynieść w operacjach obróbki.
Co to jest emisja akustyczna?
Zanim przejdziemy do sedna emisji akustycznej narzędzi CBN, przyjrzyjmy się szybko, czym jest emisja akustyczna. Emisja akustyczna to generowanie przejściowych fal sprężystych wytwarzanych w wyniku szybkiego uwalniania energii w materiale. W kontekście obróbki skrawaniem ma to miejsce w wyniku różnych procesów, takich jak interakcja narzędzie-przedmiot obrabiany, powstawanie wiórów i deformacja materiału. Te fale sprężyste można wykryć i przeanalizować, aby zrozumieć, co dzieje się podczas procesu cięcia.
Charakterystyka emisji akustycznej narzędzi CBN
Zakres częstotliwości
Jedną z kluczowych charakterystyk emisji akustycznej narzędzi CBN jest zakres częstotliwości wytwarzanych przez nie sygnałów. Narzędzia CBN zazwyczaj generują sygnały AE w stosunkowo wysokim zakresie częstotliwości. Dzieje się tak dlatego, że CBN jest niezwykle twardym materiałem, a działanie skrawania jest często bardziej precyzyjne i intensywne w porównaniu z innymi materiałami narzędziowymi. Sygnały o wysokiej częstotliwości mogą mieścić się w zakresie od kilkuset kiloherców do kilku megaherców. Na przykład, gdy narzędzie CBN jest używane do obróbki stali hartowanych z dużą prędkością, sygnały AE mogą mieć dominujące częstotliwości w zakresie od 500 kHz do 2 MHz. Ten zakres wysokich częstotliwości może dostarczyć szczegółowych informacji o stanie krawędzi skrawającej, takich jak początek zużycia lub odpryski. Nagła zmiana składowych o wysokiej częstotliwości sygnału AE może wskazywać, że narzędzie zaczyna doświadczać jakiejś formy uszkodzenia.
Intensywność sygnału
Ważną cechą jest również intensywność sygnałów emisji akustycznej narzędzi CBN. Intensywność sygnału jest powiązana z ilością energii uwalnianej podczas procesu cięcia. Gdy narzędzie CBN jest w dobrym stanie i zapewnia płynne cięcie, intensywność sygnału AE jest stosunkowo stabilna. Jednakże w miarę zużywania się narzędzia intensywność może wzrosnąć. Dzieje się tak dlatego, że zużyte narzędzie musi pracować ciężej, aby usunąć materiał, co powoduje uwolnienie większej ilości energii. Na przykład, jeśli używasz plikuFrez typu Twykonane z CBN i zauważysz stopniowy wzrost intensywności sygnału AE w miarę upływu czasu, może to oznaczać, że okres użytkowania narzędzia dobiega końca. Monitorowanie intensywności sygnału może pomóc w zaplanowaniu wymiany narzędzia we właściwym czasie, zapobiegając kosztownym przestojom spowodowanym awarią narzędzia.
Wzór sygnału
Kolejnym aspektem do rozważenia jest wzór sygnałów emisji akustycznej. Narzędzia CBN mogą wytwarzać różne wzory sygnałów w zależności od operacji obróbki. W przypadku operacji toczenia sygnały AE mogą mieć wzór okresowy związany z obrotem przedmiotu obrabianego. Podczas frezowania wzór może być bardziej złożony, na co wpływa liczba krawędzi skrawających, prędkość posuwu i głębokość skrawania. Analizując te wzorce, można uzyskać wgląd w stabilność procesu obróbki. Na przykład, jeśli wzór sygnału staje się nieregularny, może to oznaczać, że w systemie występują zakłócenia. Drgania są częstym problemem podczas obróbki, który może prowadzić do złego wykończenia powierzchni i zmniejszenia trwałości narzędzia. Wczesne wykrycie drgań poprzez analizę wzorca sygnału AE może pomóc w dostosowaniu parametrów obróbki, takich jak zmniejszenie prędkości posuwu lub zmiana prędkości wrzeciona.
Dlaczego te cechy mają znaczenie?
Monitorowanie stanu narzędzi
Jednym z głównych powodów, dla których zrozumienie charakterystyki emisji akustycznej narzędzi CBN jest ważne, jest monitorowanie stanu narzędzi. Dzięki ciągłemu monitorowaniu sygnałów AE można dokładnie określić stan narzędzia CBN. Ma to kluczowe znaczenie, ponieważ narzędzia CBN są często droższe niżNarzędzia ze stali szybkotnącej. Nie chcesz zbyt wcześnie wymieniać narzędzia CBN, ponieważ zwiększyłoby to koszty produkcji. Z drugiej strony, jeśli zbyt długo zwlekasz z wymianą zużytego narzędzia, może to prowadzić do złej jakości części, zwiększonej ilości złomów oraz uszkodzenia przedmiotu obrabianego i maszyny. Dzięki monitorowaniu stanu narzędzi opartemu na AE można zoptymalizować okresy wymiany narzędzi, zapewniając maksymalne wykorzystanie narzędzi CBN.
Optymalizacja procesów
Charakterystyki emisji akustycznej można również wykorzystać do optymalizacji procesu. Analizując sygnały AE, można precyzyjnie dostroić parametry obróbki. Na przykład, jeśli zauważysz, że intensywność sygnału AE jest zbyt wysoka podczas określonej operacji obróbki, możesz dostosować prędkość skrawania, posuw lub głębokość skrawania, aby zmniejszyć zużycie energii i poprawić wydajność skrawania. Dodatkowo zrozumienie charakterystyki AE może pomóc w wyborze odpowiedniego narzędzia CBN do konkretnego zastosowania. Różne geometrie i gatunki narzędzi CBN mogą generować różne sygnały AE, a dopasowując narzędzie do wymagań obróbki w oparciu o analizę AE, można osiągnąć lepsze wyniki.
Kontrola jakości
Jeśli chodzi o kontrolę jakości, charakterystyka emisji akustycznej narzędzi CBN odgrywa kluczową rolę. Wykończenie powierzchni obrabianej części jest bezpośrednio związane z procesem cięcia. Jeśli sygnały AE wskazują, że występują problemy z narzędziem lub procesem obróbki, takie jak drgania lub nadmierne zużycie, może to prowadzić do złego wykończenia powierzchni. Monitorując sygnały AE, można wcześnie wykryć te problemy i podjąć działania naprawcze, aby zapewnić, że części spełniają wymagane standardy jakości. Na przykład w produkcji precyzyjnych komponentów dla przemysłu lotniczego, gdzie wykończenie powierzchni i dokładność wymiarowa mają kluczowe znaczenie, kontrola jakości oparta na AE może pomóc w utrzymaniu wysokiej jakości produkcji.
Jak wykorzystać emisję akustyczną w operacjach obróbki skrawaniem
Instalacja czujników AE
Aby rozpocząć wykorzystanie emisji akustycznej do monitorowania narzędzi CBN, należy zainstalować odpowiednie czujniki AE. Czujniki te są zwykle czujnikami piezoelektrycznymi, które mogą przekształcać fale sprężyste w sygnały elektryczne. Aby uzyskać dokładne sygnały, czujniki należy umieścić blisko strefy cięcia. Na przykład podczas operacji toczenia czujnik można zamontować na uchwycie narzędzia, podczas gdy podczas operacji frezowania można go przymocować do wrzeciona lub stołu maszyny.
Analiza danych
Po zainstalowaniu czujników AE należy przeanalizować dane. Dostępne są różne pakiety oprogramowania, które mogą pomóc w analizie sygnałów AE. Oprogramowanie to może wykonywać takie zadania, jak analiza częstotliwości, filtrowanie sygnałów i rozpoznawanie wzorców. Można ustawić progi dla różnych parametrów AE, takich jak intensywność i częstotliwość sygnału, aby wyzwalać alarmy w przypadku potencjalnego problemu. Na przykład, jeśli intensywność sygnału AE przekroczy określony próg, do operatora może zostać wysłany alarm wskazujący, że narzędzie może wymagać sprawdzenia.
Wniosek
Jako dostawca narzędzi CBN wiem, jak ważne jest maksymalne wykorzystanie operacji obróbki skrawaniem. Zrozumienie charakterystyki emisji akustycznej narzędzi CBN może zapewnić przewagę konkurencyjną w branży produkcyjnej. Monitorując zakres częstotliwości, intensywność sygnału i wzór sygnału sygnałów AE, można uzyskać lepsze monitorowanie stanu narzędzia, optymalizację procesu i kontrolę jakości.
Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na temat korzyści, jakie narzędzia CBN mogą przynieść w Twojej obróbce lub chcesz omówić monitorowanie emisji akustycznej tych narzędzi, chętnie z Tobą porozmawiam. Zachęcamy do skontaktowania się i rozpoczęcia rozmowy na temat Twoich konkretnych potrzeb. Możemy współpracować, aby znaleźć najlepsze rozwiązania narzędziowe CBN dla Twoich procesów produkcyjnych.
Referencje
- Dornfeld, DA, Inasaki, I. i Takeuchi, Y. (red.). (2008). Podręcznik obróbki za pomocą ściernic. Prasa CRC.
- Schmitz, TL i Smith, ST (2009). Rozmowy w procesach obróbki: przegląd. CIRP Annals - Technologia produkcji, 58(2), 510 - 530.
- Tönshoff, HK, Inasaki, I. i Moriwaki, T. (1994). Zużycie i żywotność narzędzia. CIRP Annals - Technologia produkcji, 43(2), 587 - 610.