AUMON WIP PW - całość PDF

Preview

Summary

Streszczenie całego wykładu z AUMON w formie odpowiedzi na zapytania. Całość wymagana podczas egzaminu. ...

Description

Spis treści 1

2

3

Wstęp, zużycie i trwałość................................................................................................................4 1.1

Zjawiska powodujące zużycie ostrza.......................................................................................4

1.2

Dyfuzja przy skrawaniu stali narzędziem z węglików spiekanych............................................5

1.3

Formy wytrzymałościowego zużycia ostrza.............................................................................5

1.4

Bezpośrednie i pośrednie wskaźniki zużycia, zakres ich stosowania.......................................6

1.5

Okres trwałości ostrza, kryterium trwałości i jego dobór........................................................7

1.6

Losowy charakter zużycia i trwałości ostrza, współczynnik zmienności..................................8

1.7

Niezawodny okres trwałości ostrza – zdefiniować, podać wzory............................................8

1.8

Określanie końca trwałości ostrza...........................................................................................8

1.9

Zależność T(ve) – wyprowadzić wzór Taylora..........................................................................9

1.10

Zależność T(ve, ap, f), okresowa prędkość skrawania...........................................................10

1.11

Dobór parametrów skrawania..............................................................................................11

1.12

Zadania układów AUMON....................................................................................................11

1.13

Co to jest kolizja, jej przyczyny i skutki..................................................................................11

1.14

Struktura logiczna układu nadzoru narzędzia i PS.................................................................12

1.15

Struktura sprzętowa układu nadzoru narzędzia i PS.............................................................12

Wielkości fizyczne wykorzystywane w AUMON............................................................................13 2.1

Diagnostyka stanu narzędzia metodami bezpośrednimi.......................................................13

2.2

Zależność sił skrawania od zużycia ostrza.............................................................................13

2.3

Wpływ KSO na przebieg sił przy frezowaniu..........................................................................14

2.4

Przebieg sił skrawania przy wykruszeniu ostrza....................................................................15

2.5

Przebieg sił skrawania przy wyłamaniu ostrza......................................................................16

2.6

Emisja akustyczna – co to jest, jej źródła w PS......................................................................17

2.7

Demodulacje AE – co to jest, jak się robi, do czego służy?...................................................18

2.8

Przebieg AE w trakcie wybuchu............................................................................................18

2.9

Zastosowanie AE przy mikroobróbkach................................................................................18

2.10

Wpływ łamania wióra na przebieg sygnału AE......................................................................19

Czujniki wykorzystywane w DNiPS................................................................................................20 3.1

Czujniki (mierzone wielkości fizyczne) w układach DNiPS w zależności od typu obrabiarki. .20

3.2

Przemysłowe czujniki mocy silnika, zakres stosowania, zakłócenia......................................20

3.3

Czujniki odkształceń elementów obrabiarki..........................................................................20

3.4

Zakłócenia sygnału siły posuwowej z czujnika w oprawie łożyska śruby tocznej...................20

3.5

Przemysłowe czujniki skrawania – budowa, zasada montażu...............................................20

3.6

Porównanie sygnałów sił z laboratoryjnego i przemysłowego siłomierza.............................20 1

4

5

3.7

Czujniki momentu i siły osiowej............................................................................................20

3.8

Przemysłowe czujniki drgań i AE...........................................................................................20

3.9

Badanie charakterystyki czujnika AE metodą Nilsena i Hsu..................................................20

3.10

Wpływ drogi sygnału AE na jego charakterystykę i przebieg.................................................20

Przetwarzanie sygnałów w AUMON – obróbka wstępna, dziedzina czasu....................................20 4.1

Zadania przetwarzania sygnałów w AUMON........................................................................20

4.2

Wstępna obróbka sygnału w układach AUMON...................................................................20

4.3

Przetwarzanie A/C, aliasing...................................................................................................20

4.4

Filtry o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej.................................................20

4.5

Charakterystyka podstawowych filtrów o nieskończonej odpowiedzi impulsowej...............20

4.6

Porównanie filtrów o skończonej i nieskończonej odpowiedzi impulsowej..........................20

4.7

Wybór typu filtru..................................................................................................................20

4.8

Typowe przygotowanie sygnału AE.......................................................................................20

4.9

Potrzeba wstępnego filtrowania sygnału AE.........................................................................20

4.10

Możliwe zakłócenia sygnału AE w trakcie jego wstępnego przetwarzania analogowego......20

4.11

Podstawowe miary sygnałów w dziedzinie czasu..................................................................20

4.12

Wykorzystanie stosunków składowych sił skrawania do diagnostyki zużycia ostrza.............20

4.13

Miary sygnału AE..................................................................................................................20

4.14

Wykrywanie KSO na podstawie analizy rozkładu β AErms....................................................20

4.15

Podstawy i zastosowanie analizy głównych składowych w AUMON.....................................20

4.16

Podstawy i zastosowanie analizy widma osobliwego w AUMON..........................................20

4.17

Podstawy i zastosowanie entropii permutacji w AUMON.....................................................20

Przetwarzanie sygnałów w AUMON – dziedzina częstotliwości, wybór miar................................20 5.1

Charakterystyka i przykłady sygnałów stacjonarnych............................................................20

5.2

Charakterystyka i przykłady sygnałów niestacjonarnych.......................................................21

5.3

Istota transformaty Fouriera.................................................................................................21

5.4

Dyskretne przekształcenie Fouriera......................................................................................21

5.5

Wpływ KSO na widmo sygnału siły skrawania przy frezowaniu.............................................21

5.6

Miary sygnałów oparte na transformacie Fouriera...............................................................21

5.7

Transformata Fouriera sygnałów stacjonarnych i niestacjonarnych......................................21

5.8

Na czym polega krótkookresowa transformata Fouriera......................................................21

5.9

Wybór długości okna do STFT...............................................................................................21

5.10

Zasada nieoznaczoności Heisenberga...................................................................................21

5.11

Transformata falkowa – wzory, rodzaje, stosowane miary....................................................21

5.12

Modelowanie zależności miary od wykorzystanej części okresu trwałości ostrza.................21

5.13

Ocena powiązania miar sygnału ze zużyciem przy pomocy współczynnika determinacji......21 2

6

7

8

9

5.14

Ocena powtarzalności zależności miary od stanu narzędzia.................................................21

5.15

Eliminacja miar podobnych – cel, sposób postępowania......................................................21

5.16

Ocena przydatności miar sygnałów do diagnostyki zużycia..................................................21

Podejmowanie decyzji w układach AUMON – jedna miara..........................................................21 6.1

Diagnostyka zużycia ostrza w układach komercyjnych..........................................................21

6.2

Podstawowe złożenia działania układów ADONiS.................................................................21

6.3

Ogólne zasady uczenia układu ADONiS.................................................................................21

6.4

Oszacowanie wykorzystanej części okresu trwałości ostrza w układzie ADONiS...................21

Podejmowanie decyzji w układach AUMON – wiele miar, sieci neuronowe.................................21 7.1

Obszar zastosowania sztucznej inteligencji...........................................................................21

7.2

Budowa i działanie biologicznego neuronu...........................................................................21

7.3

Budowa i działanie sztucznego neuronu...............................................................................21

7.4

Uczenie pojedynczego neuronu............................................................................................21

7.5

Budowa sieci neuronowej jednokierunkowej, trzywarstwowej............................................21

7.6

Uczenie sieci neuronowej metodą wstecznej propagacji błędów.........................................21

7.7

Wybór konfiguracji wejść do NN diagnozującej zużycie w oparciu o siły skrawania..............21

7.8

Pruning komórek – do czego służy, na czym polega, jak się prowadzi...................................21

7.9

Zależność przebiegu uczenia sieci od stanu początkowego, rola zakłóceń............................21

7.10

Przesuwanie wag sieci – efekty.............................................................................................21

7.11

Ograniczenia zastosowania NN w diagnostyce zużycia ostrza...............................................21

Podejmowanie decyzji w układach AUMON – wiele miar, logika rozmyta, algorytmy hierarchiczne 22 8.1

Logika binarna a rozmyta......................................................................................................22

8.2

Przetwarzanie zmiennych rzeczywistych na zbiory rozmyte (zmienne lingwistyczne)..........22

8.3

Budowa bazy wiedzy i wnioskowanie w logice rozmytej.......................................................22

8.4

Zakres zastosowania, wady i zalety logiki rozmytej...............................................................22

8.5

Integracja miar przy pomocy algorytmu hierarchicznego.....................................................22

Podejmowanie decyzji w układach AUMON – wykrywanie KSO, wióry........................................22 9.1

Przebieg sił skrawania towarzyszący KSO przy toczeniu........................................................22

9.2

Wykrywanie KSO w oparciu o wartości graniczne lub nauczony przebieg sygnału...............22

9.3

Wykrywanie KSO w oparciu o rozpoznawanie wzorca..........................................................22

9.4

Strategia wykrywania KSO przy toczeniu opracowana w TH Aachen....................................22

9.5

Strategia wykrywania KSO przy toczeniu opracowana w ZAOiOS.........................................22

9.6

Filtry cyfrowe zastosowane w detektorze KSO ZAOiOS.........................................................22

9.7

Wykrywanie KSO przy frezowaniu........................................................................................22

9.8

Rozpoznawanie postaci wióra z wykorzystaniem transformaty falkowej sygnału sił.............22 3

1 Wstęp, zużycie i trwałość 1.1 Zjawiska powodujące zużycie ostrza Do tych zjawisk należą:      

Ścieranie mechaniczne Adhezja (przypawanie wióra do ostrza, narost na ostrzu występuje przy niskich prędkościach skrawania) Dyfuzja (występuje przy dużych prędkościach skrawania) Odkształcenie plastyczne Utlenianie Zużycie wytrzymałościowe (wykruszenie, wyłamanie, pęknięcie)

4

1.2 Dyfuzja przy skrawaniu stali narzędziem z węglików spiekanych Przy obróbce (zwłaszcza z dużą prędkością) następuje dyfuzja, w wyniku której następuje rozkład węgliku wolframu i powstają złożone związki żelaza, wolframu i węgla, np. Fe 3W3C7. Do przedmiotu przechodzi C, Co, do narzędzia przechodzi Fe; po stronie ostrza występują kobalt oraz TiC-WC.

1.3 Formy wytrzymałościowego zużycia ostrza Do zużycia wytrzymałościowego zalicza się:   

Pęknięcia Wyłamania Wykruszenia

Przy wyłamaniu następuje chwilowy wzrost i szybki spadek siły skrawania, ponieważ następuje odsunięcie krawędzi skrawającej od materiału. 5

Przy wykruszeniu następuje gwałtowny wzrost siły skrawania, ponieważ krawędź skrawająca zostaje stępiona.

1.4 Bezpośrednie stosowania

i

pośrednie

wskaźniki

zużycia,

zakres

ich

Bezpośrednie wskaźniki zużycia to geometryczne miary zużycia; wskaźniki tego typu stosowane są w laboratoriach. Do tej grupy należą:   

Krater na powierzchni natarcia Zużycie wrębowe Starcie powierzchni przyłożenia

Pośrednie wskaźniki zużycia to zmiany wielkości fizycznych, spowodowanych zużyciem ostrza, do których zalicza się:     

Jakość powierzchni obrobionej Kształt i kolor wióra Drgania i wibracje Emisja akustyczna Siły skrawania

Wskaźniki pośrednie wykorzystywane są w zautomatyzowanych systemach wytwarzania oraz w produkcji jednostkowej przez bezpośredni nadzór operatora.

6

1.5 Okres trwałości ostrza, kryterium trwałości i jego dobór

Kryterium trwałości ostrza to dopuszczalna (krytyczna) wartość zużycia ostrza lub jego wykruszenie bądź wyłamanie. Dobór kryterium zależy od wielu czynników. Kryterium to powinno jak najlepiej charakteryzować stan nieprzydatności narzędzia do dalszej pracy, a także powinno być możliwe do określenia w danych warunkach. W zależności od przypadku, różne są kryteria doboru:  

 

Laboratorium – określona wartość wybranego wskaźnika zużycia lub kombinacja takich wartości, wskaźniki bezpośrednie Produkcja jednostkowa – bezpośredni nadzór operatora, kryterium może być kolor i kształt wióra, piski narzędzia, stan powierzchni, kryterium dobierane na podstawie doświadczenia operatora; wskaźniki pośrednie Produkcja seryjna – czas, liczba sztuk Zautomatyzowane systemy wytwarzania – wskaźniki pośrednie

7

1.6 Losowy charakter zużycia i trwałości ostrza, współczynnik zmienności

Zużycie ostrza jest wielkością losową, tzn. że kolejne ostrza pracujące w tych samych warunkach skrawania zużywają się nieco inaczej i ulegają stępieniu po innym czasie. Liczne występowanie przedwczesnych, zwłaszcza katastroficznych, stępień ostrza, prowadzące do niesymetryczności rozkładu, świadczy o źle dobranych warunkach pracy. Współczynnik zmienności jest miarą zróżnicowania rozkładu cechy, jest zależny od wielkości średniej arytmetycznej. Jest ważną miarą jakości narzędzi i doboru warunków skrawania, dla właściwych warunków jest nie większy niż 0,15.

1.7 Niezawodny okres trwałości ostrza – zdefiniować, podać wzory Niezawodny okres trwałości ostrza to tak założony czas, przed upływem którego, z określonym prawdopodobieństwem, nie występowało stępienie ostrza.

Gdzie: 

1 – α – prawdopodobieństwo, że ostrze nie ulegnie zniszczeniu przed upływem czasu

Tα 2

1.8 Określanie końca trwałości ostrza  



Laboratorium – określona wartość wybranego wskaźnika bezpośredniego zużycia lub kombinacja takich wartości, mikroskop Produkcja jednostkowa – bezpośredni nadzór operatora, może to być kolor i kształt wióra, piski narzędzia, stan powierzchni, jakość badania zależna doświadczenia operatora Produkcja seryjna – czas, liczba sztuk 8



Zautomatyzowane systemy wytwarzania – wskaźniki pośrednie, np. drgania i hałas, siły skrawania, emisja akustyczna

1.9 Zależność T(ve) – wyprowadzić wzór Taylora

9

1.10 Zależność T(ve, ap, f), okresowa prędkość skrawania

10

1.11 Dobór parametrów skrawania

1.12 Zadania układów AUMON Do zadań układów AUMON należą: 



Diagnostyka procesu obróbki o Diagnozowanie stanu narzędzi skrawających, a zatem:  Wykrywanie katastroficznego stępienia ostrza (KSO) – wykruszenia, wyłamania  Diagnostyka zużycia ostrza (wykrywanie końca okresu trwałości)  Wykrywanie brakującego narzędzia o Diagnostyka postaci wióra i jego usuwanie o Diagnostyka przedmiotu  Dokładność wymiarowo-kształtowa  Stan warstwy wierzchniej, uszkodzenia termiczne  Powstawanie zadziorów  Wykrywanie śladów drgań samowzbudnych o Wykrywanie drgań samowzbudnych Diagnostyka stanu obrabiarki o Wykrywanie kolizji i przeciążeń o Wykrywanie zużycia, awarii

1.13 Co to jest kolizja, jej przyczyny i skutki Kolizja to niepożądane zderzenie zespołów obrabiarki, narzędzia lub spowodowane ich wzajemnymi przemieszczaniami. Do przyczyn kolizji należą:   

Awarie układu sterowania NC i układu elektryczn...