Koneistusterän kulumisen mittaaminen pyörrevirta-anturilla otsapinnan jyrsinnässä

Abstract

Nykyteknologian nopea kehitys ja valmistusteollisuuden jatkuva automatisointi asettavat yritykset kohtaamaan uudenlaisia haasteita kilpailukykynsä ylläpitämisessä. Tämä on relevanttia konepajateollisuudessa ja koneistuksessa, missä kilpailuedun säilyttäminen on elintärkeää kannattavan ja kestävän liiketoiminnan kannalta. Koneistusterien kuluminen on olennainen tekijä valmistusteollisuudessa ja sen seuranta voi parantaa koneistusprosessien tehokkuutta ja tuottavuutta. Kirjallisuudessa on havaittu, että pinnankarheus vaikuttaa pyörrevirta-anturin vasteeseen. Tutkimuksen tavoitteena on selvittää pyörrevirta-anturin käyttökelpoisuutta koneistusterien kulumisen mittauksessa pinnankarheuden avulla. Pyörrevirta-anturi on potentiaalisesti kustannustehokas mittausmenetelmä, sillä se on tarkka ja yleisesti saatavilla eri teollisuuden sovelluksissa.

Työ koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja empiirisestä osasta. Kirjallisuuskatsauksessa käsitellään teoriaa koneistusterien kulumisesta sekä pyörrevirta-anturin toimintaperiaatetta. Tutkimuksen empiirisessä osassa koneistettiin otsapintoja uusilla ja kulutetuilla teräpaloilla. Pinnankarheus mitattiin standardin ISO 21920 mukaisesti, jonka jälkeen pintoja analysoitiin itsekäämityllä pyörrevirta-anturilla. Pyörrevirta-anturista mitattiin impedanssin reaktiivista osaa, eli induktiivista reaktanssia. Induktiivista reaktanssia analysoitiin taajuustasossa, johon se muunnettiin Fouriermuunnoksella (FFT). Lopuksi verrattiin FFT-kaavoja eri pintojen välillä.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että pyörrevirta-anturi pystyy havaitsemaan muutoksia pinnankarheudessa terien kulumisen eri vaiheista. Tutkimuksessa käytettiin kahta eri menetelmää muutosten havaitsemiseen, joista toinen perustuu FFT-kaavan piikin korkeuteen ja toinen FFTkaavan muotoon. FFT-piikin korkeudessa pystyi havaitsemaan nousua rouhituilla pinnoilla ja FFTkaavan muodossa pystyi havaitsemaan kehitystä viimeistely- ja puoliviimeistelypinnoilla, eli havaittiin pinnankarheuden ja anturin signaalin välillä korrelaatio, joka voi auttaa koneistusterien kulumisen seurannassa.

Työ on onnistunut, sillä löydettiin korrelaatio koneistusterän aiheuttaman pinnankarheuden ja pyörrevirta-anturin signaalin välillä. Tutkimusta voisi jatkokehittää selvittämällä vaikuttaako erilaiset anturikoot ja -muodot tulokseen sekä tutkimalla mitattavien kappaleiden magneettisia ominaisuuksia. Lisäksi tutkimusta voisi laajentaa koskemaan erilaisia koneistusprosesseja kuten esimerkiksi sorvausta.