Akustická emisia (AE) je fascinujúci fenomén, ktorý si našiel cestu do sveta obrábania a ponúka cenné poznatky o procese rezania. Ako dodávateľ nástrojov CBN (kubický nitrid bóru) som z prvej ruky videl, ako pochopenie charakteristík akustickej emisie nástrojov CBN počas obrábania môže spôsobiť revolúciu v spôsobe, akým pristupujeme k výrobe. V tomto blogu sa ponorím do toho, aké sú tieto vlastnosti, prečo na nich záleží a ako môžu byť prínosom pre vaše obrábacie operácie.
Čo je akustická emisia?
Predtým, ako sa dostaneme k hrubej akustickej emisii nástrojov CBN, poďme sa rýchlo venovať tomu, čo je akustická emisia. Akustická emisia je generovanie prechodných elastických vĺn produkovaných rýchlym uvoľnením energie v materiáli. V kontexte obrábania sa vyskytuje v dôsledku rôznych procesov, ako je interakcia nástroja a obrobku, tvorba triesok a deformácia materiálu. Tieto elastické vlny je možné detekovať a analyzovať, aby ste pochopili, čo sa deje počas procesu rezania.
Charakteristiky akustickej emisie CBN nástrojov
Frekvenčný rozsah
Jednou z kľúčových charakteristík akustickej emisie nástrojov CBN je frekvenčný rozsah signálov, ktoré produkujú. CBN nástroje zvyčajne generujú AE signály v relatívne vysokofrekvenčnom rozsahu. Je to preto, že CBN je extrémne tvrdý materiál a rezanie je často presnejšie a intenzívnejšie v porovnaní s inými nástrojovými materiálmi. Vysokofrekvenčné signály môžu byť v rozsahu niekoľkých stoviek kilohertzov až niekoľkých megahertzov. Napríklad, keď sa nástroj CBN používa na vysokorýchlostné obrábanie kalených ocelí, signály AE môžu mať dominantné frekvencie okolo 500 kHz až 2 MHz. Tento vysokofrekvenčný rozsah môže poskytnúť podrobné informácie o stave reznej hrany, ako je začiatok opotrebovania alebo vylamovania. Ak dôjde k náhlej zmene vysokofrekvenčných zložiek signálu AE, môže to znamenať, že nástroj začína pociťovať nejakú formu poškodenia.
Intenzita signálu
Intenzita signálov akustickej emisie z CBN nástrojov je tiež dôležitou charakteristikou. Intenzita signálu súvisí s množstvom energie uvoľnenej počas procesu rezania. Keď je CBN nástroj v dobrom stave a hladko rezá, intenzita signálu AE je relatívne stabilná. Keď sa však nástroj začne opotrebovávať, intenzita sa môže zvýšiť. Je to preto, že opotrebovaný nástroj musí vynaložiť väčšie úsilie na odstránenie materiálu, čo má za následok uvoľnenie väčšieho množstva energie. Napríklad, ak používate aFréza typu Tvyrobené z CBN a spozorujete postupné zvyšovanie intenzity signálu AE v priebehu času, môže to byť znak toho, že sa nástroj blíži ku koncu svojej životnosti. Monitorovanie intenzity signálu vám môže pomôcť naplánovať zmeny nástroja v správnom čase, čím sa zabráni nákladným prestojom v dôsledku zlyhania nástroja.
Vzor signálu
Vzor akustických emisných signálov je ďalším aspektom, ktorý treba zvážiť. CBN nástroje môžu produkovať odlišné signály v závislosti od operácie obrábania. Pre operácie sústruženia môžu mať signály AE periodický vzor súvisiaci s otáčaním obrobku. Pri frézovaní môže byť vzor zložitejší, ovplyvnený počtom rezných hrán, rýchlosťou posuvu a hĺbkou rezu. Analýzou týchto vzorov môžete získať prehľad o stabilite procesu obrábania. Napríklad, ak sa vzor signálu stane nepravidelným, môže to znamenať, že v systéme dochádza k chveniu. Chvenie je bežný problém pri obrábaní, ktorý môže viesť k zlej kvalite povrchu a zníženiu životnosti nástroja. Včasná detekcia chvenia pomocou analýzy vzoru signálu AE vám môže pomôcť pri úpravách parametrov obrábania, ako je zníženie rýchlosti posuvu alebo zmena rýchlosti vretena.
Prečo sú tieto vlastnosti dôležité?
Monitorovanie stavu nástroja
Jedným z hlavných dôvodov, prečo je pochopenie charakteristík akustickej emisie nástrojov CBN dôležité, je monitorovanie stavu nástroja. Nepretržitým monitorovaním signálov AE môžete presne určiť stav nástroja CBN. To je rozhodujúce, pretože nástroje CBN sú často drahšie akoVysokorýchlostné oceľové nástroje. Nechcete vymeniť nástroj CBN príliš skoro, pretože by to zvýšilo výrobné náklady. Na druhej strane, ak budete s výmenou opotrebovaného nástroja čakať príliš dlho, môže to viesť k nízkej kvalite dielov, zvýšenému množstvu odpadu a poškodeniu obrobku a stroja. S monitorovaním stavu nástrojov na báze AE môžete optimalizovať intervaly výmeny nástrojov, čím zaistíte, že z CBN nástrojov vyťažíte maximum.
Optimalizácia procesov
Charakteristiky akustickej emisie možno použiť aj na optimalizáciu procesu. Analýzou signálov AE môžete jemne doladiť parametre obrábania. Ak si napríklad počas konkrétnej operácie obrábania všimnete, že intenzita signálu AE je príliš vysoká, môžete upraviť rýchlosť rezania, rýchlosť posuvu alebo hĺbku rezu, aby ste znížili spotrebu energie a zlepšili efektivitu rezania. Pochopenie charakteristík AE vám navyše môže pomôcť pri výbere správneho nástroja CBN pre konkrétnu aplikáciu. Rôzne geometrie a triedy nástrojov CBN môžu produkovať rôzne signály AE a prispôsobením nástroja požiadavkám na obrábanie na základe analýzy AE môžete dosiahnuť lepšie výsledky.
Kontrola kvality
Pokiaľ ide o kontrolu kvality, charakteristiky akustickej emisie CBN nástrojov zohrávajú zásadnú úlohu. Povrchová úprava obrábaného dielu priamo súvisí s procesom rezania. Ak signály AE naznačujú, že sa vyskytli problémy s nástrojom alebo procesom obrábania, ako napríklad chvenie alebo nadmerné opotrebovanie, môže to viesť k zlej povrchovej úprave. Monitorovaním signálov AE môžete tieto problémy včas odhaliť a vykonať nápravné opatrenia, aby ste zabezpečili, že diely spĺňajú požadované štandardy kvality. Napríklad pri výrobe presných komponentov pre letecký priemysel, kde je rozhodujúca povrchová úprava a rozmerová presnosť, môže kontrola kvality založená na AE pomôcť udržať vysokokvalitnú výrobu.
Ako využiť akustické emisie vo vašich obrábacích operáciách
Inštalácia AE senzorov
Ak chcete začať využívať akustickú emisiu na monitorovanie CBN nástrojov, musíte nainštalovať vhodné AE senzory. Tieto senzory sú zvyčajne piezoelektrické senzory, ktoré dokážu konvertovať elastické vlny na elektrické signály. Snímače by mali byť umiestnené blízko reznej zóny, aby sa získali presné signály. Napríklad pri operácii sústruženia môže byť snímač namontovaný na držiaku nástroja, zatiaľ čo pri operácii frézovania môže byť pripevnený na vreteno alebo stôl stroja.
Analýza dát
Po nainštalovaní snímačov AE je potrebné analyzovať údaje. K dispozícii sú rôzne softvérové balíky, ktoré vám môžu pomôcť analyzovať signály AE. Tento softvér môže vykonávať úlohy, ako je frekvenčná analýza, filtrovanie signálu a rozpoznávanie vzorov. Môžete nastaviť prahové hodnoty pre rôzne parametre AE, ako je intenzita signálu a frekvencia, na spustenie alarmov, keď sa vyskytne potenciálny problém. Napríklad, ak intenzita signálu AE prekročí určitú prahovú hodnotu, môže byť operátorovi zaslaný alarm, ktorý indikuje, že môže byť potrebné skontrolovať nástroj.
Záver
Ako dodávateľ nástrojov CBN viem, aké dôležité je vyťažiť z vašich operácií obrábania maximum. Pochopenie charakteristík akustických emisií CBN nástrojov vám môže poskytnúť konkurenčnú výhodu vo výrobnom priemysle. Monitorovaním frekvenčného rozsahu, intenzity signálu a vzoru signálu AE signálov môžete dosiahnuť lepšie monitorovanie stavu nástroja, optimalizáciu procesu a kontrolu kvality.
Ak máte záujem dozvedieť sa viac o tom, ako môžu nástroje CBN prospieť vašim obrábacím operáciám, alebo chcete diskutovať o monitorovaní akustických emisií týchto nástrojov, rád by som sa s vami porozprával. Neváhajte osloviť a začať rozhovor o vašich konkrétnych potrebách. Môžeme spolupracovať pri hľadaní najlepších riešení CBN nástrojov pre vaše výrobné procesy.
Referencie
- Dornfeld, DA, Inasaki, I., & Takeuchi, Y. (Eds.). (2008). Príručka obrábania brúsnymi kotúčmi. CRC Press.
- Schmitz, TL a Smith, ST (2009). Chvenie v procesoch obrábania: recenzia. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 58(2), 510 – 530.
- Tönshoff, HK, Inasaki, I., & Moriwaki, T. (1994). Opotrebenie nástroja a životnosť nástroja. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 43(2), 587 – 610.