Розробка та дослідження автоматизованої системи діагностування та прогнозування зносу спірального свердла

Abstract

Кваліфікаційна робота присвячена вирішенню актуального завдання підвищення ефективності механічної обробки шляхом розробки та дослідження автоматизованої системи діагностування та прогнозування зносу спірального свердла. У роботі проведено аналіз існуючих методів контролю стану ріжучого інструменту та обґрунтовано доцільність використання агрегованої моделі, що базується на одночасному вимірюванні двох діагностичних параметрів: споживаної потужності шпинделя та осьової сили різання. Розроблено функціональну та принципову електричну схеми системи моніторингу на базі мікроконтролера ESP32, датчика струму SCT13 та тензометричного модуля HX711. Запропоновано алгоритм діагностування, який включає попереднє навчання системи для визначення емпіричних коефіцієнтів та розрахунок усередненого показника зносу в реальному часі. Експериментальні дослідження підтвердили ефективність розробленої системи. Встановлено, що використання інтегрального показника зносу забезпечує вищу точність прогнозування стійкості інструменту порівняно з контролем окремих параметрів. Практична реалізація системи дозволяє своєчасно виявляти критичний знос свердла, зменшуючи ризик поломок та простоїв обладнання.

The Master’s qualification work is dedicated to solving the relevant task of increasing machining efficiency through the development and research of an automated system for diagnosing and predicting spiral drill wear. The paper analyzes existing methods of tool condition monitoring and substantiates the feasibility of using an aggregated model based on the simultaneous measurement of two diagnostic parameters: spindle power consumption and axial cutting force. The functional and circuit diagrams of the monitoring system based on the ESP32 microcontroller, SCT13 current sensor, and HX711 load cell module have been developed. A diagnostic algorithm is proposed, which includes preliminary system training to determine empirical coefficients and calculation of the averaged wear indicator in real time. Experimental studies have confirmed the effectiveness of the developed system. It has been established that the use of an integral wear indicator provides higher accuracy in predicting tool life compared to monitoring individual parameters. The practical implementation of the system allows for the timely detection of critical drill wear, reducing the risk of breakdowns and equipment downtime.