RU214152U1 - DYNAMOMETRIC ARRIVAL - Google Patents
DYNAMOMETRIC ARRIVAL Download PDFInfo
- Publication number
- RU214152U1 RU214152U1 RU2022117850U RU2022117850U RU214152U1 RU 214152 U1 RU214152 U1 RU 214152U1 RU 2022117850 U RU2022117850 U RU 2022117850U RU 2022117850 U RU2022117850 U RU 2022117850U RU 214152 U1 RU214152 U1 RU 214152U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting force
- cutting
- load cell
- tangential
- strain gauges
- Prior art date
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 46
- 210000001699 lower leg Anatomy 0.000 claims abstract description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 5
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract 1
- 210000004027 cells Anatomy 0.000 description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для определения составляющих сил резания при точении. Динамометрическая оправка, содержащая корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости и тензодатчики. Тензодатчик тангенциальной силы резания размещен в нижней части корпуса, тензодатчик осевой силы резания размещен на левом торце корпуса. Тензодатчики дополнительно оснащены автономным источником питания и приемопередающим радиоузлом с антенной. Обеспечивается повышение точности измерения тангенциальной и радиальной составляющей силы резания. 3 ил. The utility model relates to mechanical engineering and can be used to determine the components of cutting forces during turning. A dynamometric mandrel containing a body with a cylindrical shank, holes for supplying cutting fluid and strain gauges. The tangential cutting force load cell is located in the lower part of the body, the axial cutting force load cell is located on the left end of the body. The strain gauges are additionally equipped with an autonomous power source and a radio transceiver unit with an antenna. EFFECT: increased accuracy of measurement of the tangential and radial components of the cutting force. 3 ill.
Description
Полезная модель относится к области определения параметров процесса резания при точении и может быть использована в машиностроительном производстве, в высших учебных заведениях, научных центрах для определения составляющих силы резания при точении.The utility model relates to the field of determining the parameters of the cutting process during turning and can be used in engineering production, in higher educational institutions, research centers to determine the components of the cutting force during turning.
Известна оправка (Патент US №2017252884, МПК: B23B 29/04, B23Q 17/09, H04B 1/034, опубл. 07.09.2017 г.), состоящая из держателя инструмента, на котором крепится режущая пластина и тензодатчик, соединяющийся кабелями через специальные отверстия в корпусе, содержащем уплотняющее соединение между крышкой и батарей, держатель пластины, фиксирующая планка, печатная плата, на которой установлены блоки радиопередач и предварительной обработки сигналов.A mandrel is known (Patent US No. 2017252884, IPC: B23B 29/04, B23Q 17/09,
Недостатком данной конструкции является большое количество составных узлов и отсутствие их жесткой фиксации, что снижает надежность устройства при эксплуатации. Сторонние колебания, возникающие в процессе резания при контакте резца с обрабатываемой поверхностью, учитываются при измерении силы резания, а так как датчик размещен непосредственно на режущей части резца, невозможно получить достоверные данные. А также наличие проводов в зоне резания значительно снижает надежность эксплуатации устройства.The disadvantage of this design is the large number of components and the lack of rigid fixation, which reduces the reliability of the device during operation. Third-party vibrations that occur during the cutting process when the cutter contacts the surface to be machined are taken into account when measuring the cutting force, and since the sensor is located directly on the cutting part of the cutter, it is impossible to obtain reliable data. And also the presence of wires in the cutting zone significantly reduces the reliability of the device.
Известно устройство «Однокомпонентный динамометр для измерения сил резания при точении резцами» (Патент РФ № 131157, МПК: G01L 5/16, опубл. 10.08.2013 г.), состоящее из: датчиков, крестообразной части упругого элемента, которая расположена внутри прямоугольной рамки, на которой смонтирован резцедержатель и неподвижная плита для закрепления на станке.A device "Single-component dynamometer for measuring cutting forces when turning with cutters" is known (RF Patent No. 131157, IPC: G01L 5/16, publ. 10.08.2013), consisting of: sensors, a cruciform part of an elastic element, which is located inside a rectangular frame , on which a tool holder and a fixed plate are mounted for fixing to the machine.
Недостатками данного устройства является его низкая надежность по сравнению с цельными конструкция и увеличение погрешностей за счет использования составных частей. Также данное устройство фиксирует силы резания при точении лишь в одной плоскости, что исключает возможность определения перемещений технологической системы в плоскостях X, Y в целях определения прогиба заготовки.The disadvantages of this device are its low reliability in comparison with a one-piece design and an increase in errors due to the use of component parts. Also, this device fixes the cutting forces during turning only in one plane, which excludes the possibility of determining the displacements of the technological system in the X, Y planes in order to determine the deflection of the workpiece.
Известен многокомпонентный (или трехкомпонентный) динамометр, разработанный швейцарской компанией, «Kistler Type 9129AA» (KISTLER. Официальный сайт./ Compact Multi-Component Dynamometer up to 10 kN. URL: https://www.kistler.com/en/product/type-9129aa/, дата обращения 24.06.2022 г.). Система состоит из четырех тензодатчиков, которые установлены между крышкой пластины и двумя боковыми опорными пластинами. Динамометр крепится к ровным и чистым поверхностям болтами или устанавливается на магнитные пластины.Known multi-component (or three-component) dynamometer, developed by a Swiss company, "Kistler Type 9129AA" (KISTLER. Official website. / Compact Multi-Component Dynamometer up to 10 kN. URL: https://www.kistler.com/en/product/ type-9129aa/, accessed June 24, 2022). The system consists of four load cells that are installed between the plate cover and two side support plates. The dynamometer is attached to even and clean surfaces with bolts or mounted on magnetic plates.
Недостатками вышеописанного динамометра являются предрасположенность к внутренним искажениям, а также к дополнительной нагрузке на отдельные измерительные элементы и усиление перекрестных помех в случае установки на неровные монтажные поверхности.Disadvantages of the dynamometer described above are the predisposition to internal distortions, as well as to additional stress on individual measuring elements and increased crosstalk when mounted on uneven mounting surfaces.
Наиболее близкой является оправка (Патент US №4899594, МПК: B23Q 17/09, опубл. 13.02.1990 г.), состоящая из корпуса с цилиндрическим хвостовиком. В корпусе выполнены отверстия для подвода смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) и проводников, для питания и передачи данных тензодатчикам. Тензодатчики размещены внутри корпуса оправки в одной плоскости.The closest is the mandrel (Patent US No. 4899594, IPC: B23Q 17/09, publ. 13.02.1990), consisting of a body with a cylindrical shank. Holes are made in the body for supplying cutting fluid (coolant) and conductors, for power supply and data transmission to strain gauges. The strain gauges are placed inside the mandrel body in the same plane.
Главным недостатком конструкции является расположение датчиков, при котором регистрируется результирующее значение силы резания, что не позволяет определить и, при необходимости, скорректировать величину каждой составляющей силы резания, поскольку каждая составляющая силы резания имеет свое направление приложения силы.The main disadvantage of the design is the location of the sensors, in which the resulting value of the cutting force is recorded, which does not allow determining and, if necessary, correcting the value of each component of the cutting force, since each component of the cutting force has its own direction of force application.
Технический результат - повышение точности измерения тангенциальной и осевой составляющей силы резания, автономность устройства.EFFECT: increased accuracy of measuring the tangential and axial components of the cutting force, autonomy of the device.
Технический результат достигается тем, что динамометрическая оправка, содержащая корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, тензодатчики, причем тензодатчик тангенциальной силы резания размещен в нижней части корпуса, тензодатчик осевой силы резания размещен на левом торце корпуса, каждый тензодатчик дополнительно оснащен автономным источником питания и приемопередающим радиоузлом с антенной.The technical result is achieved by the fact that the dynamometric mandrel, containing a body with a cylindrical shank, holes for supplying cutting fluid, load cells, and the load cell of the tangential cutting force is located in the lower part of the body, the load cell of the axial cutting force is located on the left end of the body, each load cell is additionally equipped with an autonomous power source and a transceiver radio unit with an antenna.
Тангенциальная составляющая силы резания действует по направлению главного движения и направлена вниз (по оси Z), действие данной силы оказывает существенную нагрузку на резец (например, изгиб державки от действия данной силы резания). Следовательно, размещение тензодатчика тангенциальной силы резания в нижней части корпуса, а именно в зоне установки резца, непосредственно над державкой, позволяет наиболее точно измерить величину тангенциальной составляющей силы резания.The tangential component of the cutting force acts in the direction of the main movement and is directed downward (along the Z axis), the action of this force exerts a significant load on the cutter (for example, bending of the holder from the action of this cutting force). Therefore, the placement of the tangential cutting force strain gauge in the lower part of the body, namely in the cutter installation area, directly above the holder, makes it possible to most accurately measure the value of the tangential component of the cutting force.
Осевая составляющая силы резания действует параллельно оси вращения заготовки (по оси X) и противоположна направлению подачи. Оказывает влияние на износ деталей механизма подачи станка. Установка тензодатчика на левом торце корпуса, дает возможность получить более точные значения, поскольку измерение проводится по направлению действия осевой силы резания.The axial component of the cutting force acts parallel to the axis of rotation of the workpiece (along the X axis) and opposite to the feed direction. It affects the wear of machine feed mechanism parts. Mounting the strain gauge on the left end of the housing makes it possible to obtain more accurate values, since the measurement is carried out in the direction of the axial cutting force.
Позиции расположения тензодатчиков определены исходя из максимальной деформации, возникающей при действии составляющих силы резания, что позволяет достичь более корректной работы тензодатчиков, что повышает точности измерения составляющих силы резания. А также дает возможность достичь минимальную температурную погрешность, повысить точность измерения составляющих сил резания, благодаря возможности работы всех датчиков одновременно и при постоянных условиях, непосредственно в процессе резания. Данные о изменении значений составляющих сил резания получают в течение всего технологического цикла, что позволит контролировать процесс обработки и своевременно вносить корректировки. Таким образом, позволит обеспечить заданные характеристики обрабатываемой поверхности и заданный период стойкости инструмента.The positions of the strain gauges are determined based on the maximum deformation that occurs under the action of the components of the cutting force, which makes it possible to achieve more correct operation of the strain gauges, which increases the accuracy of measuring the components of the cutting force. It also makes it possible to achieve the minimum temperature error, increase the accuracy of measuring the components of cutting forces, due to the possibility of all sensors operating simultaneously and under constant conditions, directly in the cutting process. Data on changes in the values of the components of the cutting forces are obtained throughout the entire technological cycle, which will allow you to control the processing process and make timely adjustments. Thus, it will allow to provide the specified characteristics of the machined surface and the specified period of tool life.
Применение тензодатчиков, оснащенных автономными источниками питания и приемопередающими радиоузлами с антеннами, обеспечивает автономную работу устройства: избавляет от необходимости подключения к внешним устройствам, что повышает безопасность использования динамометрической оправки в агрессивной среде рабочей зоны станка (отсутствие проводника, подключенного к внешнему источнику питания в зоне резания, исключение необходимости нахождения человека в непосредственной близости с устройством - полученные данные передаются в автоматическом режиме на блоки сбора информации). Кроме этого, за счет возможности передачи данных в автоматическом режиме исключает человеческий фактор, что повышает точность измерения.The use of strain gauges equipped with autonomous power sources and transceiver radio units with antennas ensures autonomous operation of the device: it eliminates the need to connect to external devices, which increases the safety of using a torque mandrel in an aggressive environment of the machine working area (the absence of a conductor connected to an external power source in the cutting zone , eliminating the need for a person to be in close proximity to the device - the received data is transmitted automatically to the information collection units). In addition, due to the possibility of data transmission in automatic mode, it eliminates the human factor, which increases the accuracy of measurement.
На фиг. 1. - представлен общий вид динамометрической оправки.In FIG. 1. - a general view of the torque mandrel is presented.
На фиг. 2. - вид динамометрической оправки слева.In FIG. 2. - view of the torque mandrel on the left.
На фиг. 3. - вид динамометрической оправки снизу.In FIG. 3. - view of the torque mandrel from below.
Динамометрическая оправка, содержащая корпус 1 с цилиндрическим хвостовиком 2, посредством которого динамометрическая оправка закрепляется в револьверной головке станка.A torque mandrel containing a
В корпусе 1 выполнены отверстия для подвода смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) 3 и гнезда 4, с возможностью размещения в них тензодатчика тангенциальной силы резания 5, для измерения составляющей силы резания, направленной по оси Z, тензодатчика осевой силы резания 6, для измерения составляющей силы резания, направленной по оси X.Holes for supplying cutting fluid (coolant) 3 and
Гнездо 4 тензодатчика тангенциальной силы резания 5, выполнено в нижней части корпуса 1, в зоне установки резца (над державкой резца). Гнездо 4 тензодатчика осевой силы резания 6 выполнено на левом торце корпуса 1 (ближе к переднему углу).The
Каждый тензодатчик оснащен автономным источников питания 7 и приемопередающим радиоузлом 8 с антенной 9.Each load cell is equipped with an
Динамометрическая оправка работает следующим образом.The torque mandrel works as follows.
Предварительно рабочий инструмент, закрепляется в корпусе 1 оправки посредством прижимных пластин, фиксируемых винтами. Гнездо 4 каждого тензодатчика изолируются от агрессивной рабочей среды, например, крышкой.The pre-working tool is fixed in the
В процессе обработки заготовки СОЖ подается в зону резания через отверстия для подвода СОЖ 3, а на резец действуют три составляющие силы резания. В свою очередь тензодатчик тангенциальной силы резания 5, расположенный в зоне установки резца, фиксирует изменение действующего на резец усилия, направленного по оси «Z» и преобразуя его в электрический сигнал передает данные на приемопередающий радиоузел 8. Приемопередающий радиоузел 8 передает полученный сигнал на приемное устройство посредством антенны 9.In the process of processing the workpiece, coolant is supplied to the cutting zone through the holes for supplying
Тензодатчик осевой силы резания 6, расположенный на левом торце корпуса 1, фиксирует изменение действующего усилия, направленного по оси «X» и преобразуя его в электрический сигнал передает данные на приемопередающий радиоузел 8. Приемопередающий радиоузел 8 передает полученный сигнал на приемное устройство посредством антенны 9.The axial cutting
Сигналы, полученные от всех тензодатчиков, собираются на приемном устройстве, с которого выводится, например, на экран.The signals received from all strain gauges are collected at the receiving device, from which it is displayed, for example, on the screen.
Благодаря источнику питания 7 каждый тензодатчик и приемопередающие радиоузлы 8 получают энергию для процесса преобразования и передачи данных.Thanks to the
Таким образом, использование динамометрической оправки, содержащей корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, тензодатчик тангенциальной силы резания, размещенный в нижней части корпуса, тензодатчик осевой силы резания, размещенный на левом торце корпуса, автономный источник питания, приемопередающий радиоузел с антенной, позволяет повысить точность измерения тангенциальной и осевой составляющей силы резания, а также обеспечить автономность устройства.Thus, the use of a torque mandrel containing a body with a cylindrical shank, holes for supplying a cutting fluid, a tangential cutting force load cell located in the lower part of the body, an axial cutting force load cell located on the left end of the body, an autonomous power source, a transceiver radio unit with antenna, allows you to increase the accuracy of measuring the tangential and axial components of the cutting force, as well as ensure the autonomy of the device.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU214152U1 true RU214152U1 (en) | 2022-10-13 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218664U1 (en) * | 2022-11-11 | 2023-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4899594A (en) * | 1987-12-22 | 1990-02-13 | Kistler Instrumente | Device for measuring the cutting forces on machine tools |
RU131157U1 (en) * | 2012-12-06 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | SINGLE-COMPONENT DYNAMOMETER FOR MEASURING THE TANGENTIAL COMPONENT OF CUTTING FORCING |
US10828739B2 (en) * | 2015-10-21 | 2020-11-10 | Haimer Gmbh | Tool holder with integrated sensor system |
US11084139B2 (en) * | 2015-12-22 | 2021-08-10 | Sandvik Intellectual Property Ab | Sensor module and tool holder for a cutting tool |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4899594A (en) * | 1987-12-22 | 1990-02-13 | Kistler Instrumente | Device for measuring the cutting forces on machine tools |
RU131157U1 (en) * | 2012-12-06 | 2013-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" | SINGLE-COMPONENT DYNAMOMETER FOR MEASURING THE TANGENTIAL COMPONENT OF CUTTING FORCING |
US10828739B2 (en) * | 2015-10-21 | 2020-11-10 | Haimer Gmbh | Tool holder with integrated sensor system |
US11084139B2 (en) * | 2015-12-22 | 2021-08-10 | Sandvik Intellectual Property Ab | Sensor module and tool holder for a cutting tool |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU218664U1 (en) * | 2022-11-11 | 2023-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101524818B (en) | Piezoelectric-type four-dimensional cutting force-measuring platform | |
CN102847961A (en) | Intelligent cutter of integrated small three-way cutting force measurement system | |
CN101650243B (en) | Piezoelectric type device for measuring drilling force of deep hole | |
CN102873353A (en) | Intelligent cutter with micro three-way cutting force measurement system | |
EP0269795B1 (en) | Apparatus for determining the location of the surface of a solid object | |
CN102152173A (en) | System for testing relative dynamic stiffness of complete machine in processing center | |
RU214152U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU215025U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214154U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
CN102430960B (en) | Measuring and recording device for tool pulling force and tool inserting force of manipulator | |
RU214009U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214155U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU218663U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214153U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU218664U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU217049U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU216144U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
CN209036134U (en) | A kind of metal circular saw bench column sawing force test device | |
CN114833638B (en) | Milling force measuring cutter system with internal inserting type sensitive structure | |
CN113118488B (en) | Numerical control cutter with embedded modular ceramic packaging monitoring chip | |
CN201069437Y (en) | Automatic measuring device for seed cotton water content | |
CN114414111A (en) | Clamp clamping force data acquisition device, acquisition method and clamp system | |
CN211387992U (en) | Device for testing broaching force in broaching machining | |
CN209446196U (en) | Universal battery cell expansion force testing tool | |
CN209783814U (en) | Multipurpose calibrating device for force value and displacement |