Slajd 1

1
Zadanie Badawcze 2 Modelowanie, konstruowanie i
kontrolowanie procesu HSM z uwzglednieniem
skonfigurowanego ukladu maszyna-przyrzad-detal Lid
er merytoryczny prof. dr hab. inz. Krzysztof
Jemielniak

• Partnerzy
• Politechnika Warszawska
• Politechnika Rzeszowska

2
Cele prac badawczych 2.1 Modelowanie procesów
HSM Opracowanie modeli matematycznych i
optymalizacja wydajnosciowej tego procesu.
Okres realizacji 01.2010-12.2010 2.2 Nadzorowa
nie stanu obrabiarek do HSM Opracowanie metod
nadzorowanie stanu obrabiarek do HSM. Okres
realizacji 07.2011-06.2013 2.3 Uklady
diagnostyki stanu narzedzia i procesu skrawania
dla przemyslu lotniczego Opracowanie metodyki
budowy ukladów diagnostycznych dla konkretnych
stanowisk produkcyjnych oraz konstrukcji i
metodyki pracy sondy narzedziowej, umozliwiajacej
pomiary zuzycia ostrza Okres realizacji
07.2008-12.2013
3
2.3 Uklady diagnostyki stanu narzedzia i procesu
skrawania dla przemyslu lotniczego
2.3.1 Uaktualnienie swiatowego stanu wiedzy w
zakresie diagnostyki stanu narzedzia i procesu
skrawania 2.3.2 Identyfikacja stanowisk
produkcyjnych do diagnozowanie stanu narzedzia i
procesu obróbki 2.3.3 Dobór metody diagnostycznej
i odpowiednich czujników, mierzacych wybrane
wielkosci fizyczne oraz opracowanie, instalacja i
testowanie torów pomiarowych dzialajacych w
warunkach produkcyjnych, mozliwie
bezobslugowo 2.3.4 Badania doswiadczalne
zaleznosci wybranych sygnalów diagnostycznych od
stanu procesu skrawania 2.3.5 Analiza
przydatnosci zbieranych sygnalów diagnostycznych
na kazdym z analizowanych stanowisk i redukcja
torów pomiarowych do niezbednego
minimum 2.3.6 Optymalizacja procedur pomocniczych
ukladu nadzoru stanu narzedzia 2.3.7 Budowa sondy
narzedziowej z funkcja pomiaru zuzycia
ostrza 2.3.8 Zastosowanie metod wizyjnych do
diagnostyki stanu narzedzia 2.3.9 Opracowanie
metod automatycznej selekcji miar sygnalów
diagnostycznych oraz integracji ich
wskazan 2.3.10 Opracowanie strategii diagnostyki
zuzycia ostrza dla produkcji jednostkowej przy
zalozeniu niezmiennosci materialu
obrabianego 2.3.11 Opracowanie metod komunikacji
ukladów diagnostycznych z ukladami
sterowania 2.3.12 Opracowanie i testowanie
wirtualnych ukladów ADONiS 2.3.13 Zbudowanie i
testowanie hardwareowych ukladów ADONiS
I i II kwartal 2010
Wykonane
4
2.3.4 Badania doswiadczalne zaleznosci wybranych
sygnalów diagnostycznych od stanu procesu
skrawania w warunkach przemyslowych
przeprowadzone w WSK Rzeszów
Tokarka TZC-32N1
5
2.3.4 Badania doswiadczalne zaleznosci wybranych
sygnalów diagnostycznych od stanu procesu
skrawania w warunkach przemyslowych
przeprowadzone w WSK Rzeszów
Tokarka TZC-32N1
Inconel 625
6
2.3.4 Badania doswiadczalne zaleznosci wybranych
sygnalów diagnostycznych od stanu procesu
skrawania w warunkach przemyslowych
przeprowadzone w WSK Rzeszów
Tokarka TUR MN
Inconel 781
Przebiegi sygnalów wartosci skutecznej emisji
akustycznej AERMS oraz drgan (skladowe Vx, Vy,
Vz) i zdjecia zuzycia narzedzia z trzecich grup
zabiegów z pierwszej i operacji
7
2.3.4 Badania doswiadczalne zaleznosci wybranych
sygnalów diagnostycznych od stanu procesu
skrawania w warunkach przemyslowych
przeprowadzone w PZL Mielec
Tokarka ERI-250
stop tytanu WT-22
8
2.3.4 Badania doswiadczalne zaleznosci wybranych
sygnalów diagnostycznych od stanu procesu
skrawania w warunkach przemyslowych
przeprowadzone w PZL Mielec
Tokarka ERI-250
stop tytanu WT-22
9
2.3.4 Badania doswiadczalne zaleznosci wybranych
sygnalów diagnostycznych od stanu procesu
skrawania w warunkach przemyslowych
przeprowadzone w PZL Mielec
Tokarka ERI-250
stop tytanu WT-22
Przebiegi sygnalów AEraw, AErms oraz trzech
skladowych drgan Vx, Vy i Vz dla pierwszej,
trzeciej i piatej (ostatniej) operacji pierwszego
okresu trwalosci ostrza
10
Wnioski z wizyt studyjnych wprzedsiebiorstwach
Doliny Lotniczej

• Przeprowadzono badania w WSK Rzeszów i PZL
  Mielec na czterech stanowiskach tokarskich
  podczas pracy 27 ostrzy dla pieciu róznych
  narzedzi.
• Zrezygnowano ze stanowisk frezarskich. Instalacja
  przewodowych czujników na tego frezarkach
  piecioosiowych grozi uszkodzeniem sprzetu
  pomiarowego w czasie badan
• Duze zapotrzebowanie na diagnostyke stanu ostrza
  - materialów trudnoskrawalne - krótkie i
  niepowtarzalne okresy trwalosci ostrza, ocena ich
  konca arbitralna, zalezna od doswiadczenia
  operatora
• Okresy trwalosci ostrza czasami krótsze od czasu
  obróbki jednego przedmiotu konieczne jest
  poszukiwanie nowych miar niezaleznych od
  parametrów skrawania i polozenia miejsca obróbki
  na detalu

11
2.3.5. Analiza przydatnosci sygnalów i ich miar
do diagnostyki stanu narzedzia

1. Przeanalizowano przydatnosc typu falki i
   transformaty oraz miar wspólczynników falkowych
   do diagnostyki stanu narzedzia, na przykladzie
   surowego sygnalu AE.

• Sposród 22 testowanych typów falek najlepsze
  wyniki osiagnieto dla coif4, a niewiele gorsze
  dladb6, sym5, coif3, coif4, bior3.7 i bior3.9,
  stad te falki mozna zarekomendowac do diagnostyki
  stanu narzedzia opartej na surowym sygnale AE.
• WPT okazala sie znacznie korzystniejsza od DWT

2. Przeprowadzono analize przydatnosci miar
sygnalu AE i sil skrawania oparta na
transformacie falkowej, do diagnostyki stanu
narzedzia na przykladzie zgrubnego toczenia
Inconel 625 w operacji przemyslowej
12
2.3.5. Analiza przydatnosci sygnalów i ich miar
do diagnostyki stanu narzedzia

• 3. Opracowano metody automatycznej selekcji miar
  sygnalów diagnostycznych polegajace na
• modelowaniu zaleznosci stanu narzedzia od
  wykorzystanej czesci okresu trwalosci ostrza
  przez znormalizowany w dziedzinie czasu i
  filtrowany dolnoprzepustowo przebieg
• ocene jakosci tego modelu przy pomocy
  wspólczynnika determinacji
• ocene powtarzalnosci miar
• eliminacje miar skorelowanych miedzy soba
• 4. Opracowano metode oceny stanu narzedzia w
  oparciu o poszczególne miary oraz integracji tych
  ocen.

13
2.3.5. Analiza przydatnosci sygnalów i ich miar
do diagnostyki stanu narzedziaGlówne wnioski

1. Z dostepnych sygnalów nalezy wyznaczac bardzo
   duza liczbe miar, poniewaz znikoma ich czesc jest
   przydatna do monitorowania stanu narzedzia.
2. Niemozliwe jest zarówno prowadzenie monitorowania
   w oparciu o jedna miare sygnalu, jak i
   przewidzenie które miary moga byc przydatne.
3. Konieczne jest automatyczne prowadzenie selekcji
   miar.
4. Zwiekszanie liczby zakwalifikowanych miar poprzez
   obnizanie kryteriów selekcji powoduje pogorszenie
   oszacowania stanu narzedzia przez uklad.

14
2.3.8 Zastosowanie metod wizyjnych do diagnostyki
stanu ostrza

• Wstepna ocena przydatnosci podstawowych metod
  przetwarzania i analizy obrazu do pomiaru
  zuzycia ostrza na podstawie zdjec z mikroskopu
  warsztatowego

• Opracowanie projektu i budowa stanowiska do
  wykonywania zdjec narzedzia na obrabiarce w
  warunkach przemyslowych

Przeniesione na III kwartal ze wzgledu na brak
finansowania

• Badania doswiadczalne - wykonanie zdjec ostrza na
  maszynie, pomiar wskazników zuzycia w czasie prób
  trwalosciowych
• Porównanie skutecznosci wytypowanych metod
  analizy obrazu do oceny stanu ostrza, w oparciu o
  zdjecia uzyskane z kamery przemyslowej
  zainstalowanej na obrabiarce
• Opracowanie strategii automatycznej wizyjnej
  oceny stanu ostrza
• Opracowanie wirtualnego wizyjnego systemu
  diagnostyki stanu ostrza
• Testowanie opracowanego systemu oceny stanu
  narzedzia na obrabiarce

15
2.3.7 Budowa sondy narzedziowej z funkcja pomiaru
zuzycia ostrza

• Opracowanie koncepcyjne wariantów konstrukcyjnych
  sondy. Wybór wariantu. Projekt i niezbedne
  obliczenia czujnika sondy.
• Opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej.

• Projekt i zestawienie stanowiska
  laboratoryjnego. Skalowanie i walidacja czujnika
  sondy.

Przeniesione na III kwartal ze wzgledu na brak
finansowania

• Wykonanie modelu egzemplarza badawczego sondy.
• Opracowanie projektu, dobór elementów,
  oprogramowanie i wykonanie toru pomiarowego do
  badan sondy.
• Badania laboratoryjne sondy.
• Instalacja na obrabiarce. Badania porównawcze z
  typowa sonda narzedziowa.
• Opracowanie komunikacji z wytypowanym ukladem
  sterowania. Oprogramowanie. Badania
  pólprzemyslowe.
• Opracowanie metodyki instalacji sondy na
  obrabiarce przemyslowej. Opracowanie dokumentacji
  serwisowej. Instalacja sondy na obrabiarce w
  zakladzie produkcyjnym.
• Badania przemyslowe w warunkach produkcji.

16
Rzeczywiste wskazniki realizacji celów projektu w
ramach ZB-2

• Publikacje przyjete do druku

Journal of Engineering Manufacture K.
Jemielniak, J. Kossakowska, T. Urbanski
Application of wavelet transform of AE and
cutting force signals in tool condition
monitoring of Inconel 625
CIRP keynote paper (Pisa, Italy, Tuesday, Aug.
24, 2010, 1400-1430
17
Rzeczywiste wskazniki realizacji celów projektu w
ramach ZB-2

• Wygloszone referaty
• 5th International Conference on Advances in
  Production Engineering, APE2010, 1719.06.2010
  r
• J. Chrzanowski, R. Wypisinski, Independent Tool
  Probe with LVDT for Measuring Dimensional Wear of
  Turning Edge
• K. Jemielniak, J. Kossakowska Tool Wear
  Monitoring Based on Wavelet Transform of Raw
  Acoustic Emission Signal
• P. Oborski , Shop Floor Control Based on
  Multiagent Idea

18
Rzeczywiste wskazniki realizacji celów projektu w
ramach ZB-2

• Planowane referaty
• 4th CIRP International Conference on High
  Performance Cutting, 24 26 Oct., 2010, Gifu,
  Japan
• K. Jemielniak, J. Kossakowska, S. Bombinski, T.
  Urbanski Multi-feature fusion based tool
  condition monitoring of Inconel 625

• IV Konferencja Naukowa SZKOLA OBRÓBKI SKRAWANIEM,
  LÓDZ 6-8 wrzesnia 2010 r
• K. Jemielniak, J. Kossakowska, T. Urbanski,
  Zastosowanie transformaty falkowej sygnalów sil
  skrawania i emisji akustycznej do monitorowania
  stanu narzedzia skrawajacego podczas toczenia
  zgrubnego Inconelu 625
• K. Jemielniak, J. Kossakowska, M. Nejman,
  Optymalizacja toczenia zgrubnego Inconelu 625

19
Rzeczywiste wskazniki realizacji celów projektu w
ramach ZB-2

• Realizowane prace doktorskie
• Promotor prof. dr hab. inz. Krzysztof Jemielniak
• Doktorant mgr inz. Tomasz Urbanski
• Tematyka Automatyczna diagnostyka stanu
  narzedzia w warunkach przemyslowych
• Promotor prof. dr hab. inz. Maciej Szafarczyk
• Doktorant mgr inz. Radoslaw Gosciniak
• Temat Metoda okreslania wspólrzednych i zuzycia
  ostrza i zuzycia ostrza noza na tokarkach NC
• Planowane prace habilitacyjne (robocze tytuly,
  zakresy tematyczne)
• dr inz. Joanna Kossakowska
• Zaawansowane metody przetwarzania sygnalów w
  diagnostyce procesu skrawania
• dr inz. Sebastian Bombinski
• "Metody sztucznej inteligencji w diagnostyce
  procesu skrawania"
• dr inz. Jaroslaw Chrzanowski
• Badanie dokladnosci dynamicznej obrabiarek
  sterowanych numerycznie

20
Zespól realizujacy dotychczasowe podzadania

• prof. dr hab. inz. Krzysztof Jemielniak,
• dr inz. Sebastian Bombinski,
• dr inz. Jaroslaw Chrzanowski,
• dr inz. Joanna Kossakowska,
• dr inz. Miroslaw Nejman
• dr inz. Przemyslaw Oborski
• dr inz. Piotr Szulewski
• dr inz. Dominika Sniegulska-Gradzka
• mgr inz. Radoslaw Gosciniak
• mgr inz. Tomasz Urbanski doktorant
• mgr inz. Rafal Wypysinski doktorant
• Jakub Zaczek - student

21
Zadanie Badawcze 2 Modelowanie, konstruowanie i
kontrolowanie procesu HSM z uwzglednieniem
skonfigurowanego ukladu maszyna-przyrzad-detal
Dziekuje za uwage