An Approach to thr Construction of a Nonlinear Dynamic Model Process Cutting for Diagnosis Condition of Tools

Abstract

The features of the use of the theory of integral series in applied problems of identification of nonlinear dynamic systems in the field of diagnosing the state of cutting tools are considered. The prospects for developing a method for estimating the states of cutting tools based on indirect measurements using integral non-parametric dynamic models based on experimental inputoutput data using test pulse effects on the cutting system are substantiated. This approach allows increasing the efficiency of diagnosis by reducing the amount of calculations, as well as, the reliability of the diagnosis by simultaneously taking into account the nonlinear and inertial properties of the system in integrated non-parametric dynamic models. In addition, the models in question are capable of describing faults caused by both changes in the system parameters and its structure, as well as can be used in test and functional diagnostics. A method has been developed for building information models of cutting tool states based on indirect measurements using test pulse effects on a cutting system in the form of loads with impacts and recording system responses, on the basis of which information models are built in the form of multidimensional transition functions. A block diagram of the organization of the experiment “input-output” in the framework of the problem of diagnosing the state of the tool under the conditions of pulse effects on the cutting system to obtain the primary diagnostic information is proposed. The methods of forming test pulse loads of the cutting system by successive insertion of the cutting tool into the work piece with different cutting depths, with variable feed and with variable cutting duration are considered. The computational experiment demonstrates the advantages of information models in the form of multidimensional transition functions for modeling nonlinear dynamic systems in problems of diagnosing the states of cutting tools. It has been established that multidimensional second-order transition functions can be used as an effective source of primary data in the construction of automated technical diagnostics systems.

Розглядаються особливості використання теорії інтегральних рядів у прикладних задачах ідентифікації нелінійних динамічних систем в задачах діагностування станів ріжучих інструментів. Обґрунтовано перспективи розробки методу оцінки станів різальних інструментів на основі непрямих вимірювань з використанням інтегральних непараметричних динамічних моделей, побудованих на базі експериментальних даних «вхід–вихід» при використанні тестових імпульсних впливів на систему різання. Такий підхід дозволяє підвищити продуктивність діагностування за рахунок зменшення обсягу обчислень, а також, достовірність діагнозу за рахунок одночасового обліку нелінійних та інерційних властивостей системи в інтегральних непараметричних динамічних моделях. Крім того, розглянуті моделі здатні описувати несправності, викликані як зміною параметрів системи, так і її структури, а також, можуть використовуватися при тестовому та функціональному діагностуванні. Розроблено метод побудови інформаційних моделей станів різальних інструментів на основі непрямих вимірювань з використанням тестових імпульсних впливів на систему різання у вигляді навантаження з ударами та реєстрації відгуків системи, на основі яких будуються інформаційні моделі у вигляді багатовимірних перехідних функцій. Запропонована структурна схема організації експерименту «вхід-вихід» в рамках задачі діагностування стану інструменту в умовах імпульсних впливів на систему різання для отримання первинної діагностичної інформації. Розглянуто способи формування тестових імпульсних навантажень системи різання шляхом послідовного врізання ріжучого інструменту в заготовку з різними глибинами різання, зі змінною подачею різання і зі змінною тривалістю різання. Обчислювальний експеримент демонструє переваги інформаційних моделей у вигляді багатовимірних перехід-них функцій для моделювання нелінійних динамічних систем в задачах діагностування станів ріжучих інструментів. Встановлено, що багатовимірні перехідні функції другого порядку можуть використовуватися в якості ефективного джерела первинних даних при побудові автоматизованих систем технічного діагностування.

Рассматриваются особенности использования теории интегральных рядов в прикладных задачах идентификации нелинейных динамических систем для диагностирования состояний режущих инструментов. Обоснованы перспективы разработки метода оценки состояний режущих инструментов на основе косвенных измерений с использованием интегральных непараметрических динамических моделей, построенных на базе экспериментальных данных «вход–выход» при использовании тестовых импульсных воздействий на систему резания. Такой подход позволяет повысить оперативность диагностирования за счет уменьшения объема вычислений, а также, достоверность диагноза за счет одновременного учета нелинейных и инерционных свойств системы в интегральных непараметрических динамических моделях. Кроме того, рассматриваемые модели способны описывать неисправности, вызванные как изменением параметров системы, так и ее структуры, а также могут использоваться при тестовом и функциональном диагностировании. Разработан метод построения информационных моделей состояний режущих инструментов на основе косвенных измерений с использованием тестовых импульсных воздействий на систему резания в виде нагрузок с ударами и регистрации откликов системы, на основе которых строятся информационные модели в виде многомерных переходных функций. Предложена структурная схема организации эксперимента «вход-выход» в рамках задачи диагностирования состояния инструмента в условиях импульсных воздействий на систему резания для получения первичной диагностической информации. Рассмотрены способы формирования тестовых импульсных нагружений системы резания путем последовательного врезания режущего инструмента в заготовку с различными глубинами резания, с переменной подачей резания и с переменной длительностью резания. Вычислительный эксперимент демонстрирует преимущества информационных моделей в виде многомерных переходных функций для моделирования нелинейных динамических систем в задачах диагностирования состояний режущих инструментов. Установлено, что многомерные переходные функции второго порядка могут использоваться в качестве эффективного источника первичных данных при построении автоматизированных систем технического диагностирования.