Динамометр для измерения сил резания

 

Изобретение относится к станкостроению , в частности к силоизмерительной технике, может быть использовано в станках при исследовании процесса резания и позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния сил инерции. После настройки динамометр устанавливают на столе станка и при движении на подвижные части динамометра действуют силы инерции , пропорциональные массам подвижных частей, под действием которых упругие элементы 4 динамометра и упругая консольная балка 6 компенсационного устройства изгибаются и в них возникают % (Л С 3 Ю СО Јь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

I э

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5))S С 01 L. 1/04 (21) 4812319/10 (22) 04.11.90 (46) 07.05.92. Бюл. Р 17 (71) Витебское- специальное конструкторское бюро эубообрабатывающих, шлифовальных и заточных станков (72) С.Е.Матвеев, Ю.Е.Махаринский, А.А.Орлов и А.А.Васильев (53) 531 . 781 (088. 8) (56) Универсальный динамометр удМ, М.: ВНИИ.

Авторское свидетельство СССР

Р 322666, кл. С 01 L 3/02, 18.06.65.

Олейников Н.П. Динамометры для измерения сил при плоском шлифовании.

Сборник. Резание и инструмент, вып.5, Харьков, 1972, ..SU„1732194 А1

2 (54) ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ РЕЗАНИЯ (57) Изобретение относится к станкостроению, в частности к силоизмерительной технике, может быть использовано в станках при исследовании процесса резания-и позволяет повысить точность измерения за счет исключения влияния сил инерции. После настройки динамометр устанавливают на столе станка и при движении на подвижные части динамометра действуют силы инерции, пропорциональные массам подвижных частей, под действием которых упругие элементы 4 динамометра и упругая консольная балка 6 компенсационного уст- Я ройства изгибаются и в них возникают

1732194 4 относительные деформации, которые регистрируются с помощью тенэорезисторов 8 и усилителей и путем различных коэффициентов усиления уравновешиваются. При относительном перемещеS нии силоприемной плиты-5 с деталью

Н и грузов 7 компенсационного устройИзобретение относится к области станкостроения, в частности к силоизмерительной технике, и может быть использовано в станках при исследовании процесса резания.

Известен универсальный динамометр, содержащий корпус, в котором установ- 3) лена державка на 16 упругих элементах, на стенках которых наклеены проволоч . ные преобразователи сопротивления.

При работе динамометра под действием силы резания деформируются упругие я5 элементы, проволочные преобразователи которых соединены в измерительную схему, сигнал с которой поступает на вход электронного усилителя.

Недостатком данного дннамомет- Щ ра .является то, что при установке

его на плоскошлифовальном станке при движении стола с.ускорением возникающие силы инерции приводят к искажению показаний по горизонтальной составляющей силы резания. Если закон движения стола на участке шлифования близок .к идеальному, то показания. динамометра соответствуют истинному значению силы резания. Если же на участке шлифования стол станка дви-жется с ускорением, то сила инерции вносит погрешность. Величины ускорений при реверсе стола достигают 2-3д,, а при движении стола до 0,5Е, что приводит к существенной погрешнрсти измерения сил резания, где g - ускорение свободного падения.

Известен также трехкомпонентный © динамометр для измерения составляющнх усилия резания, содержащий плиту и% корпус цилиндра, в котором установле-, ны четыре упругих кольца, прикрепленные к корпусу через сегменты, а к жесткому брусу - шпильками. Тензодатчики наклеены на кольцах. Испытуемый образец крепится в пазу бруса, на противоположном конце которого ства, не равном нулю, разность сигналов от измерительных тенэорезисторов

8 электрически приводится к нулю, что исключает погрешность измерения сил резания, вызываемую силами инерции.

2 ил.

% установлен контактный диск для снятия электрических сигналов датчиков.

Упругие кольца расположены в направлении действия составляющих усилия резания, при этом два кольца воспринимают усилия от составляющей

F, а два других кольца — от составляющей P . Усилия составляющих передаются на кольца с помощью бруса., Недостатком данного динамометра является то, что при движении стола станка с ускорением динамометр измеряет не горизонтальную составляющую силы шлифования, а сумму силы инерции, действующей на образец, и составляющей Р .

Наиболее:близким к предлагаемому является.двухкомпонентный динамометр, содержащий силоприемную плиту, соединенную с основанием восьмигранными упругими элементами, на которых наклеены тензорезисторы К1, Rg, Rj, R6 - для регистрации составляющей

FZ силы шлифования и R3 Rgу Rgу R 8 для регистрации Р . Под действием силы шлифования деформируются упру-, гие элементы динамометра, что приводит к изменению сопротивления тензорезисторов. Сигнал от соединенных в мостовую (или полумостовую, .в зависимости от типа усилителя) схему тенэореэисторов, соответствующих определенной составляющей силы шлифования, через измерительный усипитель подается на шлейфовый осциллограф или другой регистрирующий прибор.

Недостатком данной конструкции динамометра является то, что при движении стола с ускорением сила, инер" ции вносит погрешность при измерении . горизонтальной составпяющей силы резания.

Целью .изобретения является nosstme иие точности измерения за счет исключения влияния сил инерции.

1 732 1.94 где u3 — собственная частота колебаний динамометра с деталью;

Я вЂ” собственная частота колебао ний динамометра; ш - приведенная масса силоприемI ной плиты и упругих элементов;

18 — масса обрабатываемой детали; с — коэффициент жесткости динамометра.

Так, например, при установке детали массой, равной массе силоизQi Гй1 меритель ной плиты — — = 0 707

Я 2и о .о т.е. собственная частота колебаний динамометра с деталью снизится на

29, З .

После установки детали Н производят настройку силоизмерительного

12 и компенсационного 13 усилителей для обеспечения равенства сигналов, которые подают на суммирующий усилитель 15. Измерительный усилитель 12 работает постоянно с основньм (рабочим) измерительным тензометрическим мостом 8, формируя на выходе сигнал, пропорциональный сумме силы инерции и силы резания. Измерительный компенсационный усилитель 13 работает с компенсационным измерительным тензометрическим мостом 8а, формируя сигнал, пропорциональный силам инерции.

Подстроечный элемент R усилителя 13 необходим для регулировки и балансировки всей измерительной схемы. Полосовой заградительный фильтр 14 служит для фильтрации сигнала от усилителя

13. Суммирующий усилитель 15 служит для усиления разности сигналов от усилителей 12 и 13. После настройки динамометр устанавливают на столе станка и при движении на подвижные части динамометра действуют силыинерции, пропорциональные массам подвижных частей, под действием которых упругие элементы 4 динамометра и уп- ругая консольная балка 6 компенсационного устройства изгибаются и в

Производят настройку собственной частоты колебаний упругой консоль 40 ной балки 3 изменением массы грузов

7 и изменением активной длины балки

6 перемещением подвижной направляющей 9 таким образом, чтобы при ус.тановке основания динамометра верти15 кально относительное перемещение силоприемной плиты 5 и упругой консольной балки 6 быпо равно нуво, при этом измерение относительного перемещения производят универсальным инструментом. Настройку производят при .отладке динамометра. При установке обрабатываемой детали H на динаЯ

:мометр . собственная частота колебаний силоизмерительной плиты 5 с де-. талью Н становится ниже частоты коле баний упругой консольной балки 6.с грузом 7 них возникают относительные деформации, которые регистрируются с помощью тензорезисторов 8 и усилителей

12, 13 и 15 и путем различных коэффиНа фиг. 1 изображен динамометр, (общий вид, разрез; на фиг.2 - блоксхема динамометра.

Динамометр .установлен на плите 1 с возможностью поворота в вертикаль5 ной плоскости посредством оси 2 и содержит раму переменной жесткости, состоящую из неподвижной балки 3, упругих элементов 4 и силоприемной плиты 5, на которой установлена обрабатываемая деталь Н. К неподвижной балке 3 прикреплена упругая консоль-. ная балка 6, несущая груз 7. Тензометрические датчики R установлены на упругих элементах 4 и консольной балке 6. В подвижной направляющей 9 выполнено отверстие, охватывающее консольную балку 6, Для перемещения и фиксации подвижной направляющей 9 2О служат винты 10. Зажим обрабатываемой детали Н осуществлен винтом 11.

Блок-схема в устройстве содержит измерительный усилитель 12, параллельно к которому подключен второй 25 компенсационный усилитель 13 с полосовьи заградительньм фильтром 14, суммирующим усилйтелем 15.

К измерительному усилителю 12 подключен тензометрический измерительный мост 8, а к компенсационному уси лителю 13 т компенсационный мост 8а.

Компенсационный усилитель 13 последовательно подключен к полосовому заградительму фильтру 14, который подключен к суммирующему усилитепю 15 °

Динамометр работает следующим образом.. с — — -l 1 ТП(, +

1 7 32.1 циентов усиления уравниваются. Таким образом, при относительном перемещешш силоприемной HJI_#_Iы 5 с деталью Н и грузов 7 компенсационного устрой5 ства, не равном нулю, разность сигна-, лов от измерительных тензорезисторов

8 электрически приводится к нулю, что исключает погрешность измерения сил резания, вызываемую силами инерции. 1g

Динамометр повышает точность измерения и эксплуатационные качества, при этом имеется возможность компенсировать изменение массы детали при шлиФовании. Повышение точности измерения силы Р составило пе менее ЗОБ на станке мод.ЗД 710ЛФ10.

Формула из о бр ет ения

Ъ

Динамометр для измерения сил резания, содержащий основание, соединен94

8 ное с силоприемной плитой упругими элементами с размещенными на них тен зорезисторами, соединенными с первым измерительным усилителем, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния сил инерции, в него введены дополнительные тензорезисторы, второй измерительный усилитель, суммирующий усилитель и консольно закрепленная на основании балка, на поверхностях балки., перпендикулярных направлению сил инерции, размещены дополнительные тензорезисторы, соединенные с входом второго измерительного усилителя, выходы первого и второго измерительных усилителей соединены со входами суммирующего усилителя, а собственная частота колебаний балки не менее соб" ственной частоты колебаний силоприемной плиты,