Zintegrowana analiza FFT sygnałów sił skrawania i profili chropowatości powierzchni generowanych w precyzyjnym toczeniu ostrzami z CBN

Abstract

The paper presents an original approach to the prediction of deteriorations of the surface profiles produced on hardened steel parts using CBN tools. The experimental investigations involve recording of surface profiles and corresponding measurements of cutting forces resulting from variable feed rates of 0,05-0,1 mm/rev. As a result, machined surfaces with the Ra parameter ranging from 0,05 μm to 0,3 μm were produced. Both signals of recorded surface profiles and relevant cutting forces were processed using the FFT signal processing technique. The frequency characteristics including the signal amplitude and the wavelength were estimated from the power spectral density (PSD) spectra. A methodology for the prediction of surface profile deterioration based on the relation between the differences of the Rz (Ra) roughness parameter and signal amplitude is proposed.Artykuł przedstawia oryginalne rozwiązanie w przewidywaniu zniekształcenia profili powierzchni wytwarzanych elementów maszyn ze stali utwardzonej z użyciem narzędzi skrawających z PCBN. Badania doświadczalne obejmują pomiary profili powierzchni i określenia wartości składowych sił skrawania dla zmiany posuwu w zakresie 0,05-0,1 mm/obr. Powierzchnie po obróbce cechuje parametr chropowatości Ra od 0,05 μm do 0,3 μm. Zarówno sygnały zapisywanych profili powierzchni jak również i mierzonych składowych sił skrawania przetwarzano z użyciem techniki FFT. Także charakterystyki częstotliwościowe amplituda sygnału i długość fali były wyznaczane na podstawie gęstości widmowej mocy (GWM). Zaproponowano metodologię przewidywania zniekształcenia profili powierzchni uwzględniającą korelację zmiany parametru chropowatości powierzchni Rz i amplitudy sygnału