Drgania
Można badać drogą bezpośrednią lub pośrednią. Badania bezpośrednie pozwalają na analizę wpływu poszczególnych czynników określających własności dynamiczne, a tym samym umożliwiają ustalenie przyczyn niewłaściwego zachowania się układu oraz stwarzają obiektywną podstawę do przeprowadzenia efektywnych zmian konstrukcyjnych. Są one jednak bardzo pracochłonne i wymaga dysponowania stosunkowo złożonymi układami pomiarowymi. Badania pośrednie są względnie proste i łatwe do przeprowadzenia, ale umożliwiają jedynie globalne ujęcie właściwości dynamicznych i z reguły nie pozwalają na wyciąganie wniosków odnośnie do środków poprawy własności układu. Pomiary bezpośrednie możemy podzielić na:
wyznaczanie charakterystyk poszczególnych członów układu dynamicznego obrabiarki;
analiza widmowa sygnału otrzymanego z rejestracji drgań układu lub odpowiedzi układu na zadany sygnał wejściowy (wymuszenie);
wyznaczanie postaci drgań;
analiza modalna drgań układu;
analiza hałasu emitowanego przez obrabiarkę.
Pomiar drgań może być realizowany przy użyciu różnych przetworników, które zamieniają sygnał przyśpieszenia, prędkości lub przemieszczenia na sygnał elektryczny. Wybór rodzaju sygnału drgań jest uzależniony głównie od zakresu analizowanej częstotliwości. Sygnał przemieszczeń przyjmuje duże wartości w najniższym paśmie częstotliwości, a sygnał przyśpieszeń przy wysokich częstotliwościach. W związku z tym w obu przypadkach udział szumów jest odpowiednio niski. Sygnał prędkości jest obarczony najniższym szumem w środkowym paśmie częstotliwości. Istnieje bardzo szeroka gama przetworników do pomiarów drgań, które działają na różnych zasadach. Najpowszechniej wykorzystywane są piezoelektryczne przetworniki przyspieszenia i indukcyjne przetworniki prędkości lub przemieszczenia. Oprócz nich wykorzystywane są przeróżne przetworniki tensometryczne, pojemnościowe, wiroprądowe, laserowe.
Straty mocy
Straty mocy napędu ruchu głównego przy pracy obrabiarki bez obciążenia są równe
mocy pobieranej z sieci przez silnik napędu ruchu głównego, gdy obrabiarka nie wykonuje
żadnej pracy użytecznej. Z definicji tej korzysta się przy wyznaczaniu strat mocy napędu bez obciążenia. Pomiar taki jest powszechnie wykorzystywany do oceny maszyny, ponieważ jest prosty w wykonaniu i dostarcza wielu obiektywnych informacji o jej jakości. Pomiar strat mocy przy pracy bez obciążenia prowadzi się dla każdej prędkości obrotowej w kolejności od najniższej do najwyższej, przy czym odczytu wskazań dokonuje się po60s od osiągnięcia przez wrzeciono ustalonej prędkości obrotowej na danym stopniu. Prędkości nominalne nWR i zmierzone moce DN zapisuje się w protokole pomiarowym, a na ich podstawie sporządza się wykres DN=f(nWR). Pomiary należy wykonać dla obu prędkości obrotowych silnika napędowego.
Sprawność
Ogólną sprawność łańcucha napędu wrzeciona definiuje się jako stosunek mocy efektywnej, niezbędnej do wykonania pracy skrawania, do mocy elektrycznej, pobieranej przez silnik z sieci. Ponieważ moc posuwu jest najczęściej ułamkiem procenta mocy ruchu głównego przyjmuje się za moc efektywną - moc ruchu głównego, odbieraną z wrzeciona. Dla obciążenia obrabiarki mocą efektywną i zmierzenia wartości tej mocy obciąża się wrzeciono momentem hamującym, wywieranym przez hamulec oraz mierzy się prędkość obrotową wrzeciona. Moc efektywną oblicza się ze wzoru:
$$N_{e} = \frac{M_{h}*n_{\text{WR}}}{9550}$$
Gdzie:
Mh- moment hamujący [Nm], wywierany na wrzeciono
nWR- prędkość obrotowa [obr/min] wrzeciona przy danym obciążeniu
Moc elektryczną Nel, pobieraną z sieci, wyznacza się, w przypadku silnika asynchronicznego, za pomocą dwu watomierzy (układ Aron’a), w przypadku zaś silnika prądu stałego za pomocą amperomierza i woltomierza. Sprawność układu napędowego wynosi:
$$\eta = \frac{N_{e}}{N_{\text{el}}}$$
Hałas
Metodyka przeprowadzania pomiaru hałasu zależy w dużej mierze od założonego celu przeprowadzanych badań. Celem tym może być np. sprawdzenie cichobieżności określonych zespołów obrabiarki, dla oceny i ewentualnej poprawy ich własności akustycznych. Badania te wykonuje się najczęściej na specjalnych, wydzielonych stanowiskach. W takich przypadkach niestosuje się w zasadzie znormalizowanych metod badań ani z góry narzuconych kryteriów oceny. Celem badań może być też poszukiwanie zbyt dużych źródeł hałasu w obrabiarkach. Tutaj również metodyka pomiarów oraz kryteria oceny dobierane są według uznania eksperymentatora stosownie do specyfiki badanych zespołów. Osobną grupę stanowią badania kompletnie zmontowanych obrabiarek, nowych lub po remoncie a także okresowe badania obrabiarek podczas ich eksploatacji. Celem tych badań może być:
- sprawdzenie czy hałas emitowany przez obrabiarkę jako całość nie przekracza wartości
granicznych zawartych w odpowiednich wytycznych i normach
- ocena diagnostyczna stanu technicznego głównych zespołów obrabiarki lub jej elementów. Dla oceny stanu elementów napędów obrabiarek jak zespoły wałków, przekładnie zębate, łożyska, sprzęgła, wirujące masy itp. dokonuje się analizy widma amplitudowo częstotliwościowego sygnału akustycznego w powiązaniu ze struktura kinematyczną napędu.
- ocena udziałów poszczególnych zespołów w hałasie sumarycznym. Dokonuje się jej na podstawie analizy przyrostów wywołanych dołączeniem kolejnego odcinka napędu do fragmentu napędu, którego hałas jest znany. W ramach niniejszego laboratorium przeprowadzona zostanie ocena poziomu hałasu głównych zespołów frezarki uniwersalnej.