دانلود رایگان ترجمه مقاله کاربرد AE در نظارت بر وضعیت ابزار (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۰۰)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1867

مشخصات حسگرهای AE: منحنی ۱، B&K 8312؛ منحنی ۲، پیش تقویت کننده اصلی B&K 8313+2637، منحنی ۳، پیش تقویت کننده اصلاح شده B&K 8313+2637؛ منحنی ۴، پیش تقویت کننده اصلی B&K 8314+2637؛ منحنی ۵، پیش تقویت کننده Kistler 8152A1+5125A. توجه: پیش تقویت کننده B&K 2637 با فیلتر باند اکتاو ۲۰۰ کیلوهرتزی مجهز می شود.
اولین راه برای اجتناب از آن کم کردن بهره تقویت کننده بافر B&K 2637 به ۱۰ است. دیگری، کاربرد مبدل B&K 8314 (فرکانس تشدید در ۸۰۰ کیلوهرتز) با یک پیش تقویت کننده B&K 2637 مجهز به OBF 200 کیلوهرتزی است که می تواند ابتدائاً برای استفاده با مبدل B&K 8313 طراحی شود، لذا، نامناسب است (منحنی ۴). نهایتاً مشخصات حسگر Kistler 8152A1 استفاده شده با یک کوپلر پیزوترون Kistler 5125A (منحنی ۵) حاکی از اینست که این پیش تقویت کننده باید دارای تقویت بسیار بالا برای اندازه گیری AE در مجاورت ناحیه برش باید و می تواند سبب اعوجاج سیگنال شود.
۳٫ ارزیابی مناسب بودن مقیاس های AE برای نظارت بر فرسودگی ابزار
اندازه گیری های نشات گرفته AE‌ از فرایند برش به طور فزاینده ای برای تشخیص فرسودگی ابزار به خصوص در ازمایشگاه های تحقیقاتی استفاده شود. هرچند، هیچ موفقیتی تا بحال در ایجاد مقیاس های استاندارد یا روش های ثبت و پردازش انها به دست نیامده است. انتخاب مقیاس های AE، که می تواند برای ارزشیابی وضعیت ابزار استفاده شود، وابسته به امادگی تجهیزات اندازه گیری است نه هر تحلیل منطقی. AE نه تنها وابسته به فرسودگی ابزار است، بلکه به تنوع پارامترهای دیگر از قبیل نوع فرسودگی، شکل هندسی ابزار، شرایط بر، ماده برش و ماده کار بستگی دارد. بعلاوه، پوسیدگی ابزار به ازای رابطه دامنه سگینال بسیار پیچیده سات و دارای محدودیت اماری است نه ماهیت قابل پیش بینی. قابل کابرد بودن برخی از مقیاس های AE برای نظارت بر وضعیت ابزار را در حال چرخاندن ورقه فولاد ۴۵ (۱۸۰ HB) با کربید را در نظر بگیرید [۶]. عمق اتشفشانی (KT) به عنوان مقیاس فرسودگی ابزار انتخاب شد. پارامترهای برش اعمال شده به ترتیب زیر می باشند: ، تغذیه ، عمق برش ، یک حسگر AE Bru¨ el & Kjær 8313 روی سطح بالایی پست ابزار ثابت شد. سیگنال های AEraw و AErms انالوگ روی هارد دیسک به شکل دیجیتال ثبت شدند و فایل ها متعاقباً به گروه های پنج گانه بعدی مقیاس های AE پردازش شدند:
• مقدار متوسط (AEraw) و انحراف معیار (sraw) مقدار مطلق سیگنال خام ()؛
• نرخ پالس () و پهنای پالس ()، بعنی تعداد دفعات AEraw از استانه های پیش تنظیم (۱۰۰، و ۲۰۰ و ۳۰۰mV به ترتیب) بر هر ثانیه درصد زمان در مدتی که AEraw بالای مقدار استانه می ماند؛
• توان سیگنال AEraw در گستره های فرکانسی خاص m2=62.5–۱۲۵ kHz, m3=125–۱۸۷٫۵ kHz, m4=Fig. 6. Characteristics of AE sensors: curve 1, B&K 8312; curve 2, 187.5–۲۵۰ kHz, m5=250–۳۱۲٫۵ kHz and m6=312.5– B&K 8313+2637
• مقدار متوسط (AErms) و انحراف استاندارد (srms) سیگنال AErms؛
• نرخ انفجار (br1-br3) و پهنای انفجار. یعنی تعداد دفعاتی که سیگنال AErms از استانه های پیش تنظیم (۱۰۰، ۲۰۰، ۳۰۰ میلی ولت به ترتیب) بر هر ثانیه و درصد زمان بالای استانه می ماند.
مقیاس های AE انتخاب شده در شکل ۷ ارائه شوند. سیگنال AE و تمام مقیاس های ان به طور متعادل کم هستند تا زمانی که پوشش ابزار فرسوده شود. بنابراین تمام انها به تیزی بالا می ایند. تاثیر شرایط برش به سختی قابل دیدن است.
به منظور ارزیابی ارتباط بین مقیاس های AE و فرسودگی ابزار (KT)، ضرایب همبستگی مناسب محاسبه و در جدول ۱ ارائه شده است.

شکل ۷٫ مقیاس های AE وابسته به فرسودگی ابزار (KT) برای برش مختلف سرعت های (vc) و تغذیه ها (f).
نشان می دهد که یک مقیاس به طور ضعیف با فرسودگی ابزار همبسته است یا تاثیر بزرگی پارامترهای برش در ان است. کاهش این تاثیر می تواند مقدار r را افزایش دهد. هرچند، بی تفاوت بودن برای پارامترها یک خصیصه مثبت است. برای AEraw ، بهترین مقیاس ها AEraw، pr1 یا m5 هستند. هرچند، بهترین همه انها مقیاس های دمدوله شده AE هستند: AErms و br1. مقیاس های تحلیل شده AE به طور دیداری همگرا هستند بدون توجه واحدهای مختلف و مقادیر ماکزیمم (به شکل مراجعه کنید). ضرایب همبستگی مناسب بین مقیاس های AE در جدو ل ۲ ارائه شده است. با فرش مثال AE rms به عنوان یک نشانگر فرسودگی ابزار تقریباً تمام دیگرهای مقیاس های به طور عمده با AErms همبسته هستند. فقط نرخ انفجار برای استانه ۱۰۰mV (br1) با به AErms و کمتر وابسته است و بهتر با عمق اتشفشانی وابسته است. از اینرو AErms بسیار اسانتر از کار کردن با AErms است، این دو می توانند برای نظارت بر وضعیت ابزار پیشنهاد شوند. معمولاً مورد قبلی استفاده می شود، هرچند، نرخ انفجار می تواند سودمند باشد هنگامی که کمتر توسط بارگذاری تقویت کننده تصادفی و اشباع سیگنال از هم گسیخته می شود.
۴٫ اشکارسازی وقوع خرابی ابزار فاجعه امیز
اشکارسازی وقوع خرابی ابزار فاجعه امیز (تراشیدن و شکستن ابزار برش) نقش مهمی را در بهبود قابلیت اطمینان و ارتقای اتوماسیون فرایندهای ساخت بازی می کند. بسیاری از رویکردها برای انجام این کار پیشنهاد شده اند و برخی به طور موفقیت امیزی در صنعت به کار گرفته می شوند. بر طبق اغلب کارهای تحقیقاتی، یک پیک دامنه بالا (انفجار) از سیگنال AE به عنوان نتیجه وقوع خرابی ابزار فاجعه امیز ایجاد میشود، دامنه سیگنال AErms به عنوان وسیله ای مفید برای اشکارسازی CTF در نظر گرفته می شود. نتایج مشابهی از برخی از ازمایشات هدایت شده در WUT به دست امده اند. هرچند در برخی دیگر از موارد دیده شده که تغییر در مقدار AErms در لحظه وقوع خرابی ابزار چشمگیر نیست، به ویژه در مدت برش متوقف شده. در گیری ابزار برش با ماده کاری می تواند سیگنال AE را با دامنه بالا ایجاد نماید که می تواند سیگنال های مفید را به طور عادی تولید شده توسط شکستن ابزار را تولید نماید- به شکل ۸ مراجعه کنید. اینجا یک انفجار بزرگ از AE در ۱۵٫۵۱ ثانیه ایجاد میشود،یعنی ۱۰ میلی ثانیه بعد از انفجار رایج تولید شده توسط درگیری ابزار. این می تواند به وقوع خرابی اولیه ابزار (اولیه) توزیع شود. هرچند، هنوز برای برجسته شدن از دیگر انفجارها قوی نیست. بعد از تقریباً یک چرخش قطعه کار، وقوع خرابی بروز می کند، که سبب خیزش مشخصه [۸] در نیروی غیرفعال Fp می شود. هرچند، هیچ تغییر چشمگیری در سیگنال AErms در این لحظه وجود ندارد. هرچند، تغییر متمایز در شکل سیگنال AErms بعد از CTF اتفاق میافتد. توسط اعضای مرکزی تابع توزیع می توان skew (سومین عضو مرکزی) و کشیدگی (چهارمین عضو مرکزی) را نشان داد، با فرض توزیع β برای سیگنال AErms [9]. به علت دامنه بالای انفجارهای AE اغلب درگیری ابزار را انجام می دهند، تعداد نقاط داده ها بر هر نمونه باید شامل داده هایی از حداقل یک چرخش کامل قطعه کار شود، به شکل ۹ مراجعه کنید.

از اینرو که مقیاس های حاصل از توزیع ها توسط انتهای هر نمونه منفرد به دست می ایند، تاخیری در اشکارسازی CTF، معمولاً نزدیک به بازه زمانی یک چرخش قطعه کار، اجتناب ناپذیر است. در مورد ارائه شده در شکل ۹، تراشیدن لبه برش در حدود ۱۳٫۷ ثانیه اتفاق افتاده است، که سبب تغییر مشخ در سیگنال نیروی برش می شود. می تواند در نظر گرفته شود که نه تنها هیچ انفجار چشمگیری از AE در لحظه CTF وجود ندارد، بلکه معمولاً ورودی ابزار حتی کوچکتر بود. یک تغییر ناگهانی در کشیدگی مقدار توزیع β (KB) در تقریباً ۰٫۱۸ ثانیه بعد از CTF اتفاق میافتد که سبب تغییر نروی تغذیه Ff باشد. علاوه بر این، تمام اختلالات در دوره AErms ناشی از درگیری ابزار با ماده کاری در دوره KB غیرقابل اشکارسازی هستند.