Трехкомпонентный динамометр

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности. Это достигается тем, что выступы резцедержателя 2 выполнены кольцеобразными, а пьезодатчики 3 установлены в виде колец, токопроводящая поверхность которых разбита по диаметру канавками на секторы и включена в электрическую схему измерения из элементов 13-19. Резец 5 может крепиться к резцедержателю с помощью двух клиновых элементов 8. Действующая в процессе резания на резец сила передается на пьезодатчики и с помощью электрической схемы выделяются составляющие силы резания. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .РЕСПУБЛИН (51)5 С 01 L 1/16, 5/16

ОЛМОАЙИЕ ИЗОБРЕ1ЕНИЯ

И АВЧ ОРСНОМЪ(СЕЩЦЕТЕЛЬОУВУ

ГОСУДАРСТВЕИИЬ Й КОМИТЕТ

AQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦ7ИЯМ

ПРИ ГНИТ СССР (21) 4345820/24-10 (22) 21.12.87 (46) ;5.02.90, Бюл. Р 6 (71) Кировский политехнический институт (72) Е.А. Куимов, Г.Н. Светлаков, Е.К. Лакеева и A.A. Долгушев (53) 531.78 1(088.8) (56) A.Ïàíêèí. Обработка металлов резанием. И.: Иашгиз, 1961, с. 176.

Авторское свидетельство СССР

У 14513,.„, кл. С 01 L 1/16, 1987. (54) ТРЕХКОИПОНЕНТНЫЙ )ЦШАИОИЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения

„„SU„„1543256 А 1 является повышение точности, Это до стигается тем, что выступы резцедержателя 2 выполнены кольцеобразными, а пьезодатчики 3 установлены в виде колец, токопроводящая поверхность которых разбита по диаметру канавками на секторы и включена в электрическую схему измерения из элементов 1319 . Резец 5 может крепиться к резцедержателю с помощью двух клиновых элементов 8. Действующая в процессе резания на резец сила передается на пьезодатчики и с помощью электрической схемы выделяются составляющие силы резания. 1 з.п. ф-лы, 1О ил.

1543256

Изобретение относится к измерительной технике.

Целью изобретения является повышение точности.

На фиг. 1 схематично показан динамометр с закреплением резца с помощью конуса Морзе1 на фиг, 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — динамометр с закреплением резца с помощью,1О двух клиновых элементов; на фиг. 4 разрез A-А на фиг. 3; на фиг. 5схема измерения составляющих усилия резания; на фиг. 6-9 - разрезы Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д на фиг. 5 (схема включения пьезоэЛементов); на фиг. 10— с электрическая схема соединения.

Динамометр содержит корпус 1 (фиг. 1 и 2), который крепится с помощью болтов (не показано) к суппорту станка. Разделитель 2, находящийся в корпусе 1, осуществляет силовое замыкание своей торцовой поверхностью

Иенца по опорной площади пьезодатчи ков 3 непосредственно на корпус 1 с

Одной стороны и по всей опорной площади пьезодатчиков 3, кольца 4 на корпус 1 с другой стороны. Кольцо 4, жестко запрессованное в корпус 1, осуществляет предварительное нагруже Ние пьезодатчиков 3. Пьезоэлектрические датчики 3 выполнены в форме колец, состоящих из набора пьезоэлементов, у которых с одной стороны токоПроводящая поверхность разделена по дйагонали канавкой на два сектора (фиг. 5). Пьезоэлектрические датчики

3 расположены симметрично относительно резцедержателя вдоль горизонтальной оси, объединены в пары и включены встречно-параллельно.

Резец 5 для обеспечения максимальной поверхности контакта с резцедержателем 2 может крепиться к нему двумя способами. В первом случае боковая поверхность резца и ответная внутрен45 йяя поверхность резцедержателя 2 вы" нолнены конусом Морзе с лыской для предотвращения проворота резца ° Резец 5, жестко опираясь по всей боковой поверхности, притянут винтом 6 через кольцо 7 к резцедержавке 2. Во втором случае боковая поверхность резца 5 выполнена с небольшим углом в двух ппоскостях, а внутренняя поверхность реэцедержателя 2 плоская 55 с прямоугольным сечением. Резец 5 через клинья 8, жестко опираясь своей боковой поверхностью на внутреннюю поверхность резцедержателя 2, притянут к ней винтом 6 через кольцо 7.. При точении возникает сила резания, которая воздействует на пьезоэлектрические датчики через резец

5, резцедержатель 2, при этом на пье-. зодатчиках генерируется заряд, который преобразуется электрической схе" мой (фиг. 6-9).

Динамометр работает следующим образом.

Под действием составляющей усилия резания Р> пьезодатчики, расположенные в правой половине динамометра относительно венца резцедержателя, будут сжиматься и на них появится положительный заряд, пьезодатчики, расположенные слева относительно венца резцедержателя, будут разжиматься и на них также появится положительный заряд. Сигнал с выводов 9-12 пьезо-.. элементов, усиленный усилителями 1316 зарядов, поступает на сумматор 19, на выходе которого появляется сигнал, пропорциональный силе резания Р, . Так как величина и знак сигнала с усилителей 13-16 зарядов одинаков, то при поступлении сигналов с усилителя t3 заряда на инвертирующнй вход операционного усилителя 17 и сигнала с усилителя 14 заряда на неинвертирующий вход операционного усилителя 17, на выходе последнего будет ноль, аналогично как и при поступлении сигналов с усилителей 15 и 16 зарядов на операционный усилитель 18. Следовательно при действии силы Р сигнал, пропорциональный этой силе, появляется только на выходе сумматора 19. Под действием составляющей усилия резания Р на верхней половине пьезоэлементов появится отрицательньцЪ заряд, а на нижней половине пьезоэлементов положительный заряд. При этом положительные и отрицательные заряды на пьезоэлементах, выполненных с разделением токопроводящей поверхности вертикальной по диагонали канавкой, будут взаимно компенсироваться и, следовательно, на усилителях 15 и 16 заряда будет ноль. A с пьезоэлементов, выполненных с разделением токопроводящей поверхности горизонтальной по диагонали канавкой, отрицательный заряд с выводов пьезоэлементов поступит на усилитель 13 заряда и на инвертирующий вход операционного усилителя 17, а положительный заряд с вы15432 водов пьезоэлементов поступит на усилитель 14 заряда и дальше на неинвертирующий вход операционного усилителя 17, на выходе которого появится

5 сумма этих сигналов. При поступлении положительного и отрицательного сигнала с усилителей 13 и !4 заряда на сумматор 19 на выходе будет ноль.

Следовательно при действии силы Р сигнал, пропорциональный этой силе, появляется только на выходе операционного усилителя 17. Под действием составляющей усилия резания Р„ на левой боковой половине пьезоэлементов со стороны вершины резца появится отрицательный заряд, а на правой боковой половине пьезоэлементов — положительный заряд. При этом положительные и отрицательные заряды на пьезоэлементах, выполненных с разделением токопроводящей поверхности горизонтальной по диагонали канавкой, будут взаимно компенсироваться, и следовательно, на усилителях 13 и 14 заряда будет ноль. А с пьезоэлементов,. выполненных с разделением токопроводящей поверхности вертикальной по диагонали канавкой, положительный заряд с вывода 10 пьезоэлементов поступит на усилитель 15 заряда и на инвертируюший вход операционного усилителя 18, а отрицательный заряд с выводов 12 пьезоэлементов поступит на усилитель заряда и дальше на неинветирующни вход операционного усилителя 18, на выходе которого появит А -А

56 6 ся сумма этих сигналов. При поступлении положительного и отрицательного сигнала с усилителей 15 и 16 . заряда на сумматор 19 на выходе его будет ноль. При действии силы Р сигнал, пропорциональный этой силе, появится только на выходе операционного усилителя 18. Следовательно при резании на выходе операционного усилителя. 17 появляется напряжение, пропорциональное величине составляющей силы резания Р, на выходе операционного усилителя 18 — Р„ и на выходе операвионного сумматора 19 — Р„.

Формула изобретения

1. Трехкомпонентный динамометр, содержащий пьезодатчики, включенные в электрическую цепь попарно и встречно-параллельно, контактирующие с выступами резцедержателя с установленным на нем резцом и расположенные симметрично относительно выступов в корпусе, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, выступы резцедержателя выполнены кольцеобразными, а пьезодатчики — в виде колец, токопроводящая поверхность которых разбита по диаметру канавки на. секторы.

2. Динамометр по п. 1, о т л ич а ю щ и и сятем,,что резец установлен на резцедержателе с помощью двух клиновых элементов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях.

2 1

1543256

154 3256

r-Г

+ +

++

++

++

+Ф

++ Ф+ +++ )7

Ру runner+

8 Q » 1Р

1 Ф

+ + ф

17 -=®У

Фюс

++

4- + )) Фиа ю

Составитель A.Ñåâåðèí

Техред М.Дидык Корректор M.Màêñèìèøèíeö

Редактор Ю.Середа

Заказ 394 Тираж 480 Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, И-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101

У

+ + б

++++ 1

1Г

+ +

+ f э Р