Курсовая работа - Изучение активного контроля на базе датчика наладки инструмента Renishaw NC4

Содержание
Введение    3
1. Общая характеристика функционирования системы бесконтактной наладки инструмента    8
2. Описание датчика Renishaw NC4    17
3. Описание устройства работы датчика Renishaw NC4    19
4. Статистическая обработка данных контроля износа инструмента, полученных с помощью  датчика Renishaw NC4    23
Заключение    30
Список литературы    32
Приложения    36

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Основное назначение: прецизионное, сверхбыстрое, бесконтактное измерение инструмента и обнаружение его поломки на вертикальных и горизонтальных обрабатывающих центрах любых габаритов, многоцелевых станках и всех портальных обрабатывающих центрах.
Способ передачи сигнала: проводная передача сигналов.
Совместимый интерфейс: NCi-5
Повторяемость: ±0,10 мкм (2σ)
Наладка инструмента / обнаружение неисправного инструмента: Ø0,03 мм или больше в зависимости от типа системы, расстояния между блоками и способа монтажа.
Потребляемый ток: 120 мА при 12 В, 70 мА при 24 В постоянного тока.
Тип лазера: лазерное изделие класса 2.
Подача сжатого воздуха: воздуховод Ø 3 мм, не менее 3 бар (43,5 psi), не более 6 бар (87,0 psi). Воздух, подводимый к системе NC4, должен удовлетворять требованиям стандарта ISO 8573-1: класс очистки 1.7.2.
Масса: до 500 г.
Рабочая температура: От +5 °C до +55 °C
Наработка на отказ: не менее 10 000 часов.

Данная работа представляет собой исследование функционирования системы бесконтактной наладки инструмента, с основным фокусом на датчике Renishaw NC4. В работе рассматриваются общие характеристики функционирования системы, подробное описание устройства и принципа работы датчика NC4. Также проводится статистическая обработка данных контроля износа инструмента с использованием данного датчика. Заключение работы суммирует полученные результаты и выводы. Все исследование выполняется с целью повышения эффективности производственных процессов и оптимизации работы обрабатывающих центров.

Одна из последних новинок рынка активного контроля инструмента является новая система Renishaw NC4+ Blue. Это последняя версия бесконтактной системы настройки инструментов Renishaw. NC4+ Blue использует синюю лазерную технологию — впервые в отрасли — и улучшенную оптику. По сравнению с источниками красного лазера, используемыми в большинстве подобных систем, технология синего лазера имеет более короткую длину волны, что приводит к улучшенным эффектам дифракции и оптимизированной геометрии лазерного луча. Это позволяет точно измерять даже очень маленькие инструменты, а также сводит к минимуму ошибки измерения между инструментами

Заключение
В результате проведенного исследования можно сделать следующие выводы.  Система бесконтактной наладки инструмента - это технология, которая позволяет автоматизировать и упростить процесс установки и выравнивания инструмента на станке без необходимости физического контакта оператора с инструментом или деталью.
Основная суть функционирования системы бесконтактной наладки инструмента заключается в использовании различных сенсорных или оптических методов для обнаружения и выравнивания инструмента относительно детали или рабочей поверхности станка. Эти методы могут включать в себя использование камер, лазеров, ультразвуковых сенсоров и других технологий.
Процесс наладки обычно начинается с активации системы, после чего она автоматически сканирует и анализирует положение и ориентацию инструмента. Затем система использует полученные данные для вычисления необходимых корректировок и выравнивания инструмента, чтобы он находился в правильном положении и ориентации для начала работы.
Основные преимущества системы бесконтактной наладки инструмента включают повышение точности и скорости настройки, уменьшение риска повреждения инструмента или детали, а также улучшение общей производительности и эффективности производства.
Датчик Renishaw NC4 представляет собой высокоточное устройство для скоростной и прецизионной наладки инструмента на обрабатывающих центрах. Его основные преимущества включают высокую точность измерений, способность быстро обнаруживать поломки инструмента даже малых диаметров, и компактную конструкцию, идеально подходящую для станков с ограниченным пространством. Использование датчика Renishaw NC4 снижает риск возникновения аварийных ситуаций и обеспечивает эффективное управление обработкой деталей на станках.
Датчик Renishaw NC4 оснащен светодиодными индикаторами, которые информируют пользователя о состоянии системы, а цветовая индикация позволяет быстро определить работоспособность датчика. Путем бесконтактного сканирования лазерным излучением датчик обеспечивает высокую повторяемость измерений и способен обнаруживать даже минимальные дефекты инструмента.
Из проведенной статистической обработки данных контроля износа режущего инструмента с использованием датчика Renishaw NC4 следует, что процесс резания подвержен значительной вариабельности, что отражается на периодах стойкости инструмента. Обнаружена высокая корреляция между изменением радиуса режущей кромки и увеличением мощности резания, что свидетельствует о возможности использования контроля мощности резания для оценки износа инструмента. Установлено, что увеличение сил резания в конце периода стойкости инструмента составляет примерно 2-2.3 раза, что приводит к изменениям в вибрационном поведении процесса обработки.
Анализ также показал, что износ инструмента оказывает неоднозначное влияние на интенсивность вибраций: при начальном износе инструмента интенсивность вибраций возрастает, однако со временем, при дальнейшем износе, амплитуда колебаний снижается до определенного уровня. В конце периода стойкости инструмента наблюдается резкое увеличение сил резания и, соответственно, амплитуды колебаний.
Таким образом, систематический сбор статистики об износе инструмента в процессе обработки позволяет эффективно определять состояние инструмента и внедрять диагностические методы контроля, что в долгосрочной перспективе может сократить производственные затраты и повысить эффективность процесса обработки деталей.