MONITOR SZTYWNOŚCI NARZĘDZIE DO WSPOMAGANIA WYZNACZANIA SZTYWNOŚCI OBRABIAREK

Transkrypt

1 Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn 2004 Maciej KAŹMIERCZAK,* Janusz ŚLIWKA,* Jan KOSMOL,* Krzysztof JEMIELNIAK** * Katedra Budowy Maszyn, Politechnika Śląska w Gliwicach ** Instytut Technologii Maszyn Politechnika Warszawska MONITOR SZTYWNOŚCI NARZĘDZIE DO WSPOMAGANIA WYZNACZANIA SZTYWNOŚCI OBRABIAREK Streszczenie. W artykule przedstawiono program Monitor sztywności przeznaczony do prowadzenia badań sztywnościowych obrabiarek z wykorzystaniem dwóch metod wyznaczania sztywności statycznej: metody konwencjonalnej i metody dynamicznej DWSS (Dynamicznego Wyznaczania Sztywności Statycznej). Artykuł prezentuje możliwości programu, przedstawiając szczegółowo wszystkie jego funkcje od konfiguracji, poprzez wykonanie pojedynczej serii badań, aż do prezentacji wyników. 1. WSTĘP Coraz powszechniejsze wykorzystanie badań sztywnościowych obrabiarek ciężkich w warunkach przemysłowych, wpłynęło na podjęcie prac mających na celu opracowanie programu, monitora sztywności który rozwiązywałby w sposób kompleksowy proces prowadzenia tego typu badań. Podczas prac wstępnych główny nacisk położono na: - pełne zautomatyzowanie badań sztywnościowych, obejmujących swym zakresem dwie metody wyznaczania sztywności: metody konwencjonalnej i metody dynamicznej DWSS (Dynamicznego Wyznaczania Sztywności Statycznej). - wyeliminowanie czujników zegarowych służących do pomiaru przemieszczeń wybranych punktów obrabiarki (ważnych z punktu widzenia dokładności obrabiarek), 53

2 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak - zastosowanie do pomiaru przemieszczeń czujników indukcyjnych przemieszczenia, które miały być wykorzystywane w przypadku obu metod, - zastosowanie czujników sejsmicznych (akcelerometrów), które miały być wykorzystane w przypadku metody DWSS. Powyższe wytyczne znalazły odbicie w założeniach zdefiniowanych w punkcie drugim dotyczących opracowania monitora sztywności. W dotychczasowej praktyce przemysłowej najczęściej wykorzystywana była metoda konwencjonalna badania sztywności, bazująca na czujnikach zegarowych do pomiaru przemieszczeń wybranych punktów obrabiarki. Eliminując z pomiaru czujniki zegarowe, i zastępując je czujnikami indukcyjnymi uzyskano znaczne skrócenie czasu badań. Główną różnicą było zautomatyzowanie sposobu zbierania informacji o przemieszczeniach poszczególnych punktów obrabiarki. Wyniki z poszczególnych czujników indukcyjnych zbierano na drodze rejestracji komputerowej, co umożliwiało dalszą obróbkę danych. Problem zerowania w przypadku czujników indukcyjnych został sprowadzony do prostej i łatwej do wykonania operacji. Natomiast w przypadku czujników zegarowych stanowił on czasochłonną czynność. W przypadku metody dynamicznej wyznaczania sztywności statycznej wykorzystywano czujniki sejsmiczne o podwyższonej czułości, lub opcjonalnie dodatkowo wykorzystywano czujniki indukcyjne przemieszczenia. Czujniki przemieszczenia używane były także w badaniach dynamicznych, gdyż w pierwszej kolejności przeprowadzano zawsze badania metodą konwencjonalną, a następnie badania dynamiczne. Wyniki rejestrowane podczas metody dynamicznej z czujników indukcyjnych z uwagi na ich właściwości dynamiczne były wiarygodne przy niskich częstotliwościach siły obciążającej obrabiarkę (do 3 Hz). Podsumowując, wyeliminowanie czujników zegarowych z badań sztywnościowych obrabiarek i zastosowanie w ich miejsce czujników indukcyjnych przemieszczenia (metoda konwencjonalna) i czujników sejsmicznych (metoda dynamiczna DWSS) pozwoliło na pełną automatyzację procesu prowadzenia badań sztywnościowych z wykorzystaniem programu monitora sztywności opisanego szczegółowo w dalszej części tego opracowania. 54

3 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności ZAŁOŻENIA DO MONITORA SZTYWNOŚCI Na podstawie wcześniej przeprowadzonych badań i w oparciu o zdobyte doświadczenia [2, 4] opracowano założenia do programu Monitor sztywności. Głównym celem tego oprogramowania było usprawnienie procesu prowadzenia badań sztywnościowych, a także zminimalizowanie możliwości popełnienia błędu podczas badań. Program ten powinien: 1. Umożliwiać prowadzenie badań sztywnościowych dwoma metodami: - metodą konwencjonalną i metodą dynamiczną. 2. Umożliwiać łatwy i czytelny sposób konfiguracji programu badań, tj.: - ustawienie wymaganej liczby czujników indukcyjnych, - ustawienie wymaganej liczby czujników sejsmicznych, - wprowadzenie równania opisującego zależność siły od prądu sterującego, dla aktualnie używanego generatora siły, - wprowadzenie parametrów siłomierza (stała czujnika siły), - ustawienie maksymalnej wartości siły, - ustawienie liczby stopni siły (dla której powtarzane będzie badanie), - ustawienie amplitudy siły, - ustawienie częstotliwości zmiany siły. 3. Umożliwiać sprawne i jednoznaczne ustawienie (wyzerowanie) czujników indukcyjnych w środku liniowej części charakterystyki danego czujnika. 4. Pozwolić na bezpośrednią ocenę otrzymanych wyników, tzn.: - w przypadku badań metodą konwencjonalną program powinien pokazać: wynik w formie wykresu siła przemieszczenie, wartości sztywności wyznaczone metodą regresji liniowej, wartości sztywności wyznaczone jako stosunek maksymalnej siły do maksymalnego przemieszczenia, - w przypadku badań metodą dynamiczną program powinien pokazać: online przebieg siły obciążającej obrabiarkę, online przebiegi rejestrowane przez czujniki sejsmiczne, online przebiegi rejestrowane przez czujniki indukcyjne, wyznaczone wartości amplitud przemieszczeń i wskaźniki sztywności. 55

4 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak 3. OPIS MONITORA SZTYWNOŚCI Program Monitor sztywności został opracowany przez profesora Krzysztofa Jemielniaka. Pracę z tym oprogramowaniem rozpoczynamy od uruchomieniu programu DWSS v ( Monitora sztywności ) po czym na ekranie wyświetlany zostaje panel startowy, przedstawiony na rys. 1. Rys. 1. Panel startowy programy DWSS v.4.2. ( Monitora sztywności ) Na panelu tym znajduje się następujące aktywne pola i klawisze: - KONFIGURACJA jest to klawisz z którego korzystamy zawsze na początku pracy. Umożliwia on nam: ustawienie liczby czujników indukcyjnych wykorzystywanych podczas badań metodą konwencjonalną, ustawienie liczby czujników przyspieszeń (sejsmicznych) wykorzystywanych podczas badań metodą dynamiczną. Pozwala także skonfigurować: częstotliwość roboczą z jaką będziemy prowadzić badania sztywności, częstotliwość próbkowania, maksymalną wartość siły, liczbę stopni siły, minimalną średnią wartość siły i amplitudę siły. - USTAW CZUJNIKI jest to klawisz z którego korzystamy zawsze przed rozpoczęciem badań. Umożliwia on nam prosty i czytelny sposób ustawiania czujników indukcyjnych w taki sposób, aby pomiar odbywał się w liniowej części charakterystyki danego czujnika. - METODA KONWENCJONALNA po wciśnięciu tego klawisza zostaje uruchomiony generator hydrauliczny i rozpoczyna się pojedynczy cykl obciążenia obrabiarki zgodnie z wcześniej podanymi wartościami granicznymi siły (okno KONFIGURACJA). - METODA DYNAMICZNA podobnie jak w przypadku klawisza METODA 56

5 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności... KONWENCJONALNA uruchamia on generator hydrauliczny i rozpoczyna się pojedynczy cykl obciążenia obrabiarki zmienną siłą o zadanej wcześniej amplitudzie, wartości maksymalnej i częstotliwości roboczej siły obciążającej obrabiarkę. Wszystkie te wartości zostały wcześniej zadane w oknie konfiguracji. - ODCZYT WYNIKÓW KONWENCJONALNYCH klawisz ten podobnie jak i drugi opisany jako ODCZYT WYNIKÓW DYNAMICZNYCH działają w podobny sposób, tzn. umożliwiają przeglądanie danych zapisanych podczas badań. Zależnie od metody z której korzystaliśmy podczas badań sztywnościowych (konwencjonalnej bądź dynamicznej) wybieramy odpowiednią z nich. - RTX>>DAQ i DAQ>>RTX klawisze te służą do zamiany formatu danych z pliku tekstowego na format obsługiwany przez program DWSS v.4.2., lub odwrotnie. Funkcja ta jest przydatna w przypadku obróbki danych w innych programach, lub gdy chcemy przejrzeć wyniki z wcześniejszych badań, kiedy to wykorzystywano do rejestracji sygnałów inne programy. - KONIEC klawisz ten kończy pracę programu. - POLE Początek nazwy katalogu pole to umożliwia zdefiniowanie tytułów poszczególnych serii badań. - POLE Opis w polu tym można umieścić opis danej serii badań wraz z koniecznymi uwagami, ułatwiającymi interpretację zapisanych danych. W dalszej części tego artykułu zamieszczono szczegółowy opis całego programu postępując zgodnie z kolejnością czynności wykonywanych przez osobę obsługującą program. Opis taki powtórzono dla dwóch możliwych przypadków: - gdy badania prowadzone są z wykorzystaniem metody konwencjonalnej, - lub gdy badania prowadzone są z wykorzystaniem metody dynamicznej Obsługa monitora sztywności podczas badań metodą konwencjonalną Zgodnie z tym co opisano w punkcie 3, po uruchomieniu programu DWSS v.4.2. na ekranie wyświetlany jest panel startowy przedstawiony na rys. 2. Pracę z monitorem sztywności rozpoczynamy od zdefiniowania nazwy katalogu, w którym zapisywane będą rejestrowane dane. Nazwę tę podajemy w oknie zaznaczonym czerwoną strzałką na rys. 2. Program automatycznie do podanej przez nas nazwy będzie dopisywał 57

6 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak aktualną datę, i godzinę o której dokonano zapisu danych. Jeżeli katalog nazwiemy Badania (zgodnie z rys. 2), to katalog zapisany przez program będzie wyglądał następująco: Badania W skład nazwy katalogu wchodzą: - Badania nazwa podana przez operatora na początku pracy, w polu oznaczonym czarną strzałką na rys. 2, data dopisana automatycznie przez program, czas dopisana automatycznie przez program Rys. 2. Panel startowy programy DWSS v.4.2. ( Monitora sztywności ) Kolejne serie danych będą zapisywane w następnych katalogach opisanych w następujący sposób: - Badania , - Badania , - Badania itd. Dodatkowo dla uniknięcia błędów w późniejszej interpretacji wyników badań, w polu zaznaczonym szarą strzałką na rys. 2, możemy umieścić bardziej rozbudowany opis danej serii pomiarowej uwzględniający np. wielkość wysuwu suwaka badanej obrabiarki lub inne dane. Po wyborze nazwy katalogu i zamieszczeniu stosownego opisu możemy przejść do konfiguracji programu, poprzez wybór klawisza oznaczonego białą strzałką na rys. 2 (KONFIGURACJA). W efekcie na ekranie zostanie wyświetlone okno konfiguracji programu, przedstawione na rys. 3. W oknie tym wprowadzamy szereg informacji niezbędnych do rozpoczęcia badań. W pierwszej kolejności podajemy stałą czujnika siły, zastosowanego podczas badań. 58

7 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności... Wartość tę wpisujemy w polu oznaczonym białą strzałką, (opisanym jako Siłomierz) np. 10 kn. W polu tym dodatkowo uzyskujemy informację do którego kanału karty analogowo-cyfrowej należy podłączyć czujnik siły. Jest to kanał numer 0, oznaczony jako ACH0. Rys. 3. Panel konfiguracyjny programu DWSS v.4.2. ( Monitora sztywności ) W dalszej kolejności należy ustawić liczbę czujników indukcyjnych wykorzystywanych podczas badań. Czynność tą wykonujemy w prawej górnej części okna konfiguracyjnego (zaznaczonej na rys. 3 czarną strzałką). Pole to dodatkowo przedstawiono na rys. 3a. Rys. 3a. Część okna konfiguracyjnego dotycząca czujników przemieszczeń W części okna konfiguracyjnego dotyczącego czujników przemieszczeń podajemy następujące informacje: - liczbę czujników indukcyjnych przemieszczeń używanych podczas badań (informację tę podajemy w polu oznaczonym czarną strzałką na rys. 3a), 59

8 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak - stałą czujnika, wartość tą podajemy dla każdego z używanych czujników (w polach oznaczonych białą strzałką na rys. 3a). Każde z tych pól dodatkowo zawiera informację do którego z kanałów dany czujnik należy podłączyć, np. ACH7 oznacza siódmy kanał. Czujniki indukcyjne przemieszczeń podłączone są do karty analogowo-cyfrowej od 7 kanału wzwyż. Kolejne z pól widocznych na rys. 3, znajdujące się w lewym górnym rogu, w przypadku badań prowadzonych z wykorzystaniem metody konwencjonalnej pomijamy, ponieważ dotyczą one czujników sejsmicznych wykorzystywanych jedynie w przypadku badań sztywnościowych metodą dynamiczną. Na koniec przechodzimy do pola oznaczonego szarą strzałką (patrz rys. 3), przedstawionego dodatkowo na rys. 3b. Rys. 3b. Część okna konfiguracyjnego dotycząca parametrów dla jakich będą przeprowadzone badania W oknie tym podajemy wszystkie informacje związane z przebiegiem siły którą będziemy obciążać obrabiarkę. W oknie podajemy dwie grupy informacji: - pierwszą, dotyczącą równania opisującego zależność siły od prądu sterującego, dla aktualnie używanego generatora siły: [ N] =...[ N] + [ V ] F... Informację tą wprowadzamy tylko raz na początku badań. - drugą, dotyczącą parametrów właściwych dla kolejnej serii badań, czyli: maksymalnej wartości siły F max, pozostałe parametry dotyczą metody dynamicznej wyznaczania sztywności. Po wprowadzeniu wszystkich opisanych danych możemy zakończyć proces konfiguracji programu wybierając przycisk OK., który spowoduje zamknięcie okna KONFIGURACJI, i powrót do panelu startowego przedstawionego ponownie na rys

9 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności... Po zakończeniu czynności związanych z konfiguracją programu przechodzimy do ustawienia czujników indukcyjnych, poprzez wybór klawisza USTAW CZUJNIKI na panelu startowym oznaczony czarną strzałką (patrz rys. 4). Rys. 4. Panel startowy programy DWSS v.4.2. ( Monitora sztywności ) Okno dotyczące ustawienia czujników przedstawiono na rys. 5. Okno to pozwala w bardzo prosty i czytelny sposób ustawić czujniki indukcyjne, tak aby pomiar odbywał się w liniowej części charakterystyki każdego z czujników. Rys. 5. Widok okna USTAWIENIE CZUJNIKÓW Wszystkie aktywne okna widoczne na ekranie odpowiadają czujnikom indukcyjnym wykorzystywanym w trakcie pomiaru (liczba czujników została wcześniej podana w oknie KONFIGURACJI). Na rys. 5 widoczne są trzy pola odpowiadające czujnikom przemieszczeń, oznaczonym jako: p7, p8 i p9. W każdym z okien mogą być wyświetlane następujące komunikaty, odpowiadające aktualnemu położeniu czujnika: - COFNIJ na czerwonym tle - czujnik znajduje się w skrajnym położeniu poza 61

10 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak liniową częścią charakterystyki (jest maksymalnie dosunięty do powierzchni obrabiarki), - OK na czerwonym tle - czujnik znajduje się w obszarze liniowej części charakterystyki, ale na granicy zakresu, co grozi przekroczeniem zakresu liniowego czujnika podczas badań (jest za bardzo dosunięty do powierzchni obrabiarki), - OK na białym tle - czujnik znajduje się w obszarze liniowej części charakterystyki, w okolicach centralnego punktu zakresu pomiarowego, - OK na niebieskim tle - czujnik znajduje się w obszarze liniowej części charakterystyki, jednak w pobliżu skraju, co grozi wyjściem poza zakres pomiarowy czujnika podczas badań (jest zbyt mało dosunięty do powierzchni obrabiarki), - COFNIJ na niebieskim tle - czujnik znajduje się w skrajnym położeniu poza liniową częścią charakterystyki (w skrajnym przypadku czujnik nie ma kontaktu z powierzchnią obrabiarki). Komunikaty we wszystkich oknach wyświetlane są w czasie rzeczywistym, co pozwala łatwo ustawić wszystkie czujniki przemieszczeń. Jako optymalne ustawienie czujnika można uznać przypadek gdy wyświetlany jest komunikat: OK na białym tle, natomiast dopuszczalne są przypadki gdy wyświetlane są komunikaty: OK na czerwonym tle lub OK na niebieskim tle. W tych trzech przypadkach możemy zakończyć ustawianie czujników poprzez wybór klawisza OK, co spowoduje zamknięcie okna USTAWIENIA CZUJNIKÓW, i powrót do panelu startowego programu monitor sztywności, przedstawionego na rys. 4. Po skonfigurowaniu programu i ustawieniu czujników przemieszczeń można przejść do badań sztywności obrabiarki metodą konwencjonalną, poprzez wybór klawisza METODA KONWENCJONALNA oznaczonego białą strzałką (patrz rys. 4). Wcześniej rozpoczęcie badań było niemożliwe, gdyż klawisz ten był tak długo nieaktywny dopóki nie wykonaliśmy operacji ustawienia czujników. W momencie wybrania klawisza METODA KONWENCJONALNA na ekranie zostaje wyświetlone okno przedstawione na rys. 6 i jednocześnie rozpoczyna się cykl obciążenia obrabiarki zadaną siłą. Wyniki w przypadku metody konwencjonalnej przedstawiane są w postaci wykresu: siła-odkształcenie, przy czym prezentowane są one w formie dynamicznej. Po zakończeniu pomiaru w tym samym oknie (w jego prawej górnej części) mamy podane 62

11 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności... wartości wyznaczonych wskaźników sztywności. Dla każdego z czujników mamy podane dwie wartości sztywności: pierwszą (po lewej) wyznaczoną metodą regresji liniowej, drugą (po prawej) wyznaczoną jako stosunek maksymalnej siły do maksymalnego przemieszczenia (F max /X max ). Rys. 6. Widok okna METODA KONWENCJONALNA Dodatkowo mamy możliwość wyznaczenia sztywności względnej na podstawie sygnałów z dwóch wybranych czujników (w polu oznaczonym białą strzałką na rys. 6). Możemy także w aktywnym polu OPIS (oznaczonym czarną strzałką) umieścić opis, który ułatwi nam interpretację i dalszą analizę zarejestrowanych wyników. Po zakończeniu badań mamy możliwości zapisania rezultatów (klawisz ZAPISZ), lub zakończenia pracy z pominięciem zapisu otrzymanych wyników (klawisz KONIEC). Efektem wyboru jednego z tych klawiszy będzie zamknięcie okna METODA KONWENCJONALNA i powrót do pulpitu startowego programu. Metody konwencjonalnej dotyczy jeszcze jeden klawisz oznaczony na rys. 4 szarą strzałką (ODCZYT WYNIKÓ KONWENCJONALNYCH) pozwalający nam w każdej chwili przejrzeć wyniki zarejestrowane wcześniej. 63

12 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak 3.2. Obsługa monitora sztywności podczas badań metodą dynamiczną DWSS W przypadku wykorzystania do badań sztywności statycznej obrabiarek metody dynamicznej obsługa programu jest bardzo zbliżona. Ponownie zaczynamy od panelu startowego przedstawionego na rys. nr 1, 2 lub 4, i podobnie jak w przypadku metody konwencjonalnej rozpoczynamy od konfiguracji programu, czyli wybieramy klawisz KONFIGURACJA oznaczony na rys. 2 białą strzałką. Wówczas na ekranie zostanie wyświetlone okno konfiguracyjne (rys. 7), w którym tym razem musimy podać wszystkie dane. Jeżeli wcześniej wykonywane było badanie sztywności statycznej metodą konwencjonalną, to bez zmian możemy pozostawić parametry wprowadzone wcześniej, czyli: - równanie opisujące zależność siły od prądu sterującego dla aktualnie używanego generatora siły F [ N]...[ N] +...[ V ] =, - stałą czujnika siły, - maksymalnej wartości siły F max, - liczbę czujników indukcyjnych przemieszczeń, wraz ze stałymi wszystkich czujników, jeżeli takowe czujniki będą także wykorzystywane. Rys. 7. Panel konfiguracyjny programu DWSS v.4.2. ( Monitora sztywności ) Dodatkowo dla metody dynamicznej musimy podać: - liczbę stopni siły nf, - minimalną średnią wartość siły F0 min, (pole to na rys. 7 pokazane jest jako 64

13 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności... nieaktywne, gdyż wartość tą wprowadzamy jedynie przy symulacji z większą liczbą stopni siły niż jeden), - amplitudę siły FA, - częstotliwość zmiany siły f. Na koniec wypełniamy pole oznaczone na rys. 7 białą strzałką a dotyczące zastosowanych czujników sejsmicznych. W polu tym podajemy liczbę czujników sejsmicznych zastosowanych podczas badań, a także podajemy jedną wartość stałej czujnika. W przypadku czujników sejsmicznych podajemy tylko jedną wartość stałej czujnika dla wszystkich zastosowanych czujników, gdyż do badań stosowane są identyczne czujniki sejsmiczne o podwyższonej czułości (akcelerometry). W oknie tym podobnie jak w przypadku czujników sejsmicznych dodatkowo podano numer kanału do którego dany czujnik należy podłączyć do karty analogowo-cyfrowej (od ACH1 do ACH6). Po zakończeniu konfiguracji powracamy do panelu startowego, i następnie podobnie jak w przypadku metody konwencjonalnej przechodzimy przez proces ustawienia czujników (klawisz USTAW CZUNIKI), co opisano w punkcie 3.1. Po zakończeniu czynności związanych z konfiguracją programu i ustawieniem czujników, uzyskamy dostęp do klawisza METODA DYNAMICZNA, oznaczonego na rys. 8 białą strzałką. Rys. 8. Panel startowy programy DWSS v.4.2. Po wybraniu klawisza METODA DYNAMICZNA na ekranie zostanie wyświetlone okno przedstawione na rys. 9 i jednocześnie rozpoczyna się cykl obciążenia obrabiarki zmienną siłą o zadanej wcześniej amplitudzie, wartości maksymalnej i częstotliwości. W oknie widoczne są trzy wykresy wyświetlane w czasie rzeczywistym podczas obciążania obrabiarki: 65

14 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak - pierwszy wykres przedstawia rzeczywisty przebieg sinusoidalnie zmiennej siły z jaką obciążamy obrabiarkę, obrazuje on sygnał rejestrowany przez czujnik siły, - drugi wykres przedstawia przebieg sygnałów zarejestrowanych przez czujniki sejsmiczne, - trzeci wykres przedstawia przebieg sygnałów zarejestrowanych przez indukcyjne czujniki przemieszczenia. Dodatkowo w dolnej części okna znajdują się dwie tabele, pierwsza dotyczy czujników sejsmicznych, a druga czujników przemieszczeń. W pierwszym wierszu tabel zamieszczono amplitudy przemieszczeń zarejestrowane przez czujniki indukcyjne, i dla każdego z sygnałów oszacowana jest częstotliwość siły wymuszającej. Jeżeli częstotliwość ta odbiega o ponad 3% od częstotliwości zadanej w rzeczywistości, wówczas amplituda przemieszczenia nie jest obliczana a sygnał taki jest odrzucany. Rys. 9. Widok okna METODA DYNAMICZNA przebiegi czasowe sygnałów Odrzucenie jakiegokolwiek z sygnałów objawia się zaświeceniem poniżej wybranej kolumny czerwonego wskaźnika ŹLE. Jeżeli różnica pomiędzy oszacowaną 66

15 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności... częstotliwością siły wymuszającej, a częstotliwością zadaną nie przekracza 3%, wówczas poniżej kolumny zaświeca się wskaźnik OK. Podobnie jest w przypadku sygnałów zarejestrowanych przez czujniki sejsmiczne, tzn. w tabeli znajduje się amplituda przemieszczeń wyznaczona z przyspieszeń i oszacowana wartość częstotliwość siły wymuszającej. Po zakończeniu badań mamy możliwości dokładnego obejrzenia wszystkich zarejestrowanych przebiegów (sygnałów z czujników siły, przemieszczeń i sejsmicznych). Program umożliwia nam powiększenie wybranej części sygnału za pomocą pasków narzędziowych, w które wyposażono każdy z wykresów. Po przeanalizowaniu wyników, wybieramy klawisz NEXT znajdujący się w prawym dolnym rogu okna. Jeżeli pomiar wykonano dla kilku stopni siły to w pierwszej kolejności zostaną wyświetlone kolejne okna z wykresami (jak na rys. 9), dla wszystkich stopni siły, a na końcu zostanie wyświetlone okno przedstawione na rys. 10. Rys. 10. Widok okna METODA DYNAMICZNA - tabela Okno to zawiera zbiorczą tabelę, w której podane są informacje dotyczące zakończonego pomiaru, tzn. znajdziemy tam informacje na temat częstotliwości siły wymuszającej, amplitudy siły wymuszającej, a także obliczone dla wszystkich wykorzystanych podczas badań czujników (sejsmicznych i indukcyjnych) amplitudy przemieszczeń i wyznaczone wskaźniki sztywności. Po zapoznaniu się z wynikami do 67

16 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak menu głównego wracamy poprzez wciśnięcie klawisza znajdującego się w dolnej części okna. Podobnie jak w przypadku metody konwencjonalnej, tak i w przypadku metody dynamicznej mamy możliwość przeglądania wyników zapisanych wcześniej. Służy do tego klawisz oznaczony na rys. 8 czarną strzałką, i opisany jako ODCZYT WYNIKÓW DYNAMICZNYCH Konwersja plików w programie Monitor sztywności Program Monitor sztywności poza możliwością analizy rejestrowanych sygnałów podczas badań, posiada także możliwość analizy sygnałów zarejestrowanych w innych programach. Wybierając klawisz opisany jako RTX>>DAQ lub DAQ>>RTX mamy możliwość wprowadzania do programu danych z zewnątrz (RTX>>DAQ), lub wyprowadzenie danych z monitora sztywności w formie pliku tekstowego. Przy konwersji plików z innych programów do monitora sztywności należy zwrócić uwagę na odpowiednią budowę pliku. Każdy plik przenoszony z innego programu powinien być przygotowany w formie pliku tekstowego, w formacie *.RTX, i charakteryzować się strukturą przedstawioną na rys. 11. Rys. 11. Przykładowy plik tekstowy (*.RTX) po konwersji z formatu *.DTX 68

17 MONITOR SZTYWNOŚCI narzędzie do wspomagania wyznaczania sztywności... Poszczególne cyfry i symbole oznaczają: umieszczone w pierwszym wierszu dotyczy liczby próbek zarejestrowanych przez każdy z czujników (zawartych w danym pliku), - 4 umieszczone w drugim wierszu dotyczy liczby wykorzystanych kanałów, - F umieszczone w trzecim wierszu jest opisem pierwszej kolumny danych i dotyczy przebiegu siły z jaką obciążano obrabiarkę [ UWAGA! dane dotyczące siły zawsze umieszczamy w pierwszym wierszu], - a1 umieszczone w czwartym wierszu jest opisem drugiej kolumny danych i dotyczy sygnału zarejestrowanego przez czujnik sejsmiczny o numerze 1, - a2 umieszczone w piątym wierszu jest opisem trzeciej kolumny danych i dotyczy sygnału zarejestrowanego przez czujnik sejsmiczny o numerze 2 [UWAGA! Jeżeli wykorzystujemy większą liczbę czujników sejsmicznych to w kolejnych kolumnach umieszczamy dane dotyczące czujników sejsmicznych a3, a4 itd., a dopiero potem zamieszczamy kolumny z danymi dotyczącymi czujników przemieszczeń], - p1 umieszczone w szóstym wierszu jest opisem czwartej kolumny danych i dotyczy sygnału zarejestrowanego przez czujnik indukcyjny przemieszczenia o numerze 1, - F a1 a2 p1 umieszczone w szóstym wierszu jest ponownym opisem każdej z kolumn zawierających dane dotyczące poszczególnych czujników umieszczonych w kolejnych wierszach od np. 10 do PODSUMOWANIE Podsumowując można stwierdzić, że program Monitor sztywności (DWSS v.4.2.) jest bardzo przydatnym narzędziem wykorzystywanym podczas badań sztywnościowych obrabiarek. W sposób kompleksowy obejmuje on dwie podstawowe metody badania sztywności: - konwencjonalną, - dynamiczna (DWSS). Spełnia wszystkie wymagania postawione na etapie założeń: - w znaczny sposób usprawnia konfigurację całej aparatury pomiarowej przed rozpoczęciem badań, - usprawnia sposób prowadzenia badań, 69

18 M. Kaźmierczak, J. Śliwka, J. Kosmol, K. Jemielniak - minimalizuje możliwość popełnienia błędów, - dzięki bezpośredniej prezentacji wyników pozwala na wnioskowanie on-lione, dzięki temu pozwala na wprowadzenie zmian w planie badań, Główną zaletą zastosowania monitora sztywności podczas badań jest skrócenie czasu niezbędnego do ich wykonania. LITERATURA 1. K. Jemielniak. Instrukcja obsługi programu DWSS v.4.2.(autor programu K. Jemielniak), J. Śliwka: Wyznaczanie sztywności statycznej obrabiarek metodą wymuszenia dynamicznego. Rozprawa doktorska, Gliwice S. Zeweld: Ocena porównawcza struktury nośnej obrabiarek ciężkich. Rozprawa doktorska, Gliwice J. Śliwka, J. Kosmol, K. Klarecki: Eksperymentalna ocena wybranych własności obrabiarek ciężkich, II-rd International Scientific Conference AMME, Gliwice, 1994 s STIFNESS MONITOR A SOFTWARE TOOL AIDING MACHINE TOOL STIFFNESS DETERMINATION Abstract. The article presents a stiffness monitoring software aimed at carrying out research of machine tool stiffness. The software has been suited for stiffness research involving both traditional and dynamic methods for machine tool static stiffness determination. The article presents possible application of the program, depicting in details all of its functions from setting up a configuration, through carrying out a singular series of research, to the final presentation of the results obtained. Recenzował: dr hab. inż. Andrzej Sokołowski 70