Д.т.н. В.В. Мартынов, Е.С. Плешакова

Саратовский государственный технический университет

имени Гагарина Ю.А., Россия

БАЗА ДАННЫХ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО

ОЦЕНИВАНИЯ КАЧЕСТВА ПРОЦЕССА ЭКСПЛУАТАЦИИ МОДИФИЦИРОВАННОГО РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА

ПО ПАРАМЕТРАМ ДЕФЕКТОВ

Результаты стойкостных испытаний металлорежущего инструмента, модифицированного воздействием низкотемпературной плазмы, в производственных условиях [1] показали, что его износостойкость зависит от степени изменения начальных механических свойств, определяющей повышение прочности, и, как следствие, устойчивости к процессу образования и воздействия дефектов на рабочие поверхности и режущие кромки. В связи с этим представляется целесообразным создание специальной компьютерной системы, позволяющей анализировать данные о результатах воздействия дефектов на рабочую часть инструмента с целью получения информации, необходимой для оптимизации процесса его эксплуатации.

Основой создания системы является информация о дефектах, которые могут быть как традиционными, так и новыми, имеющими отношение к модифицированной поверхности. При этом традиционные дефекты отличаются по внешнему виду, что связано с видом изнашивания, которое у модифицированного инструмента имеет характер механического истирания без обнажения исходной матрицы и образования сетки трещин.

Появление новых дефектов также связано с отличным от традиционного поведением модифицированного слоя при воздействии температурно-силовых нагрузок, и проявляется в перемещении в различных направлениях его микрообъемов в зоне контактного взаимодействия с отделяемым материалом. Результатом становится образование наплывов на передней поверхности, козырьков над режущей кромкой, розеток (множественных точечных образований, имеющих высокую адгезию с материалом основы, и рассредоточенных по передней поверхности), локальная деформация матрицы, возникающая на кромках вблизи проточин и зон с повышенной силовой нагрузкой.

Проведенный анализ показал, что и образование, и проявление дефектов зависит от различных факторов, в большинстве своем имеющих стохастический характер, поэтому информацию и о дефектах, и о факторах целесообразно хранить в специальных базах данных (БД). Поскольку БД состоит только из клиентской части и необходимо обеспечить хранение всех данных в файлах, для ее создания было использовано приложение Microsoft Access.

Структурно БД представляет собой три связанных между собой таблицы (двумерных матрицы), количество строк которых равно числу прошедших стойкостные испытания инструментов.

Количество столбцов (полей) первой таблицы – дефектов – определяется их видами, а содержимое ячеек – размерами. Формироваться таблица может по результатам анализа микрофотографий рабочих поверхностей инструмента двумя способами: ручным и автоматизированным. В ручном режиме для этого используется современная цифровая техника с различным увеличением, в автоматизированном режиме – специально разработанный программный продукт.

Столбцы (поля) второй таблицы – факторов, под действием которых формируются и развиваются дефекты, – содержат следующую информацию:

– тип и марка инструмента;

– геометрические и весовые параметры инструмента;

– параметры режима модификации;

– обрабатываемый инструментом материал;

– используемое технологическое оборудование (станок);

– вид обработки;

– параметры режима резания;

– период стойкости инструмента в единицах времени или количестве изготовленных деталей.

Самостоятельное значение имеет таблица, содержащая информацию о физико-механических и химических параметрах инструмента до и после его модификации. К этим параметрам относятся размеры и вид элементов структуры, весовой химический состав, микротвердость поверхностного слоя.

Таблица

Описание полей таблиц

Поле	Тип	Описание
№ строки	Счетчик	Порядковый номер строки таблицы: ключевой элемент для доступа к нужной строке.
Параметр (или фактор) 1	Числовой	Значение (или код) параметра (или фактора)
Параметр (или фактор) 2	Числовой	Значение (или код) параметра (или фактора)
…	…	…
Параметр (или фактор) n	Числовой	Значение (или код) параметра (или фактора)

Взаимодействие приложения с БД осуществляется при помощи программного интерфейса ADO.NET, разработанного компанией Microsoft. Данный интерфейс является универсальным и позволяет взаимодействовать с различными СУБД. Необходимым условием его функционирования является наличие подходящего для данной СУБД драйвера поставщика данных. Для БД Access используется поставщик данных «Microsoft Jet OLEDB 4.0».

Рис.1. Структура БД

Для взаимодействия с БД создана совокупность командных файлов (приложение) с помощью класса db1DataSet. Класс создан автоматически средой разработки из описания БД и содержит все необходимые методы для входа в БД и обращения к ее информации; манипулирования содержимым; при необходимости модифицирования и удаления данных; вывода имеющегося данных (целиком или частично) на монитор, а также отображения данных в виде твердых копий. Приложение полностью отражает функциональное назначение БД, причем предполагается (допускается) его дальнейшее развитие с помощью инструментальных средств. Интерфейс приложения обеспечивает связь с оператором (через экран дисплея) и располагает необходимыми системными средствами для обработки специальных сообщений, а также для поддержки многопроцессорного режима.

Для управления программами приложения БД использованы самые распространенные процедуры: с помощью меню и простого выбора. Каждая программа оказывает определенные услуги на основе функциональных запросов со стороны других программ. Выполнение услуг осуществляется в рамках следующих состояний: пассивная, программа, работающая программа, приостановленная программа, вмешательство оператора.

Независимо от способа анализа микрофотографий рабочих поверхностей каждого следующего прошедшего испытания инструмента, формируется очередная строка таблицы дефектов, увеличивая число ее строк на 1. После этого реализуется переход к ручному формированию строк таблиц баз технологических данных и данных по физико-механическим параметрам и химическому составу инструмента. В случае отсутствия каких-либо данных соответствующие ячейки таблиц заполняются нулями. Общая сема формирования БД показана на рис.2.

Рассмотренная структура БД наиболее полно отражает требования, предъявляемые содержанием решаемых при автоматизированном оценивании качества процесса эксплуатации модифицированного инструмента задач, и удобна для статистической обработки, поскольку любой ее столбец представляет собой выборку из генеральной совокупности значений определенного параметра или фактора.

Разработанная БД позволяет реализовать вероятностный подход к оцениванию качества процесса эксплуатации модифицированного режущего инструмента с учетом всего спектра его условий. По результатам оценивания формируются исходные данные для решения задачи оптимизации процесса эксплуатации с целью повышения не только износостойкости, но и отказоустойчивости инструмента.

Рис.2. Схема формирования базы данных