RU214155U1 - Динамометрическая оправка - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована для определения составляющих сил резания при точении. Динамометрическая оправка содержит 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. Обеспечивается повышение точности измерения тангенциальной и радиальной составляющей силы резания. 3 ил.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Технический результат - повышение точности измерения тангенциальной и осевой составляющей силы резания.

Технический результат достигается тем, что динамометрическая оправка, содержит корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, отверстия проводников, тензодатчики, причем тензодатчик тангенциальной силы резания размещен в нижней части корпуса, тензодатчик осевой силы резания размещен на левом торце корпуса.

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.

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.

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.

На фиг. 1. - представлен общий вид динамометрической оправки.

На фиг. 2. - вид динамометрической оправки слева.

На фиг. 3. - вид динамометрической оправки снизу.

Динамометрическая оправка, содержащая корпус 1 с цилиндрическим хвостовиком 2, посредством которого динамометрическая оправка закрепляется в револьверной голове станка.

В корпусе 1 выполнены отверстия для подвода смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) 3, отверстия для выхода проводника 4 и гнезда 5, с возможностью размещения в них тензодатчика тангенциальной силы резания 6, для измерения составляющей силы резания, направленной по оси «Z», тензодатчика осевой силы резания 7, для измерения составляющей силы резания, направленной по оси «X».

Гнездо 5 тензодатчика тангенциальной силы резания 6, выполнено в нижней части корпуса 1, в зоне установки резца (над державкой резца). Гнездо 5 тензодатчика осевой силы резания 7 выполнено на левом торце корпуса 1(ближе к переднему углу).

Каждый тензодатчик соединен с блоком обработки данных посредством проводников 8.

Динамометрическая оправка работает следующим образом.

Предварительно рабочий инструмент, закрепляется в корпусе 1 оправки посредством прижимных пластин, фиксируемых винтами. Гнездо 5 каждого тензодатчика изолируются от агрессивной рабочей среды, например, крышкой.

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 6, расположенный в зоне установки резца, фиксирует изменение действующего на резец усилия, направленного по оси «Z» и преобразуя его в электрический сигнал по проводнику 8 передает данные на блок обработки данных.

Тензодатчик осевой силы резания 7, расположенный на левом торце корпуса 1, фиксирует изменение действующего усилия, направленного по оси «X» и преобразуя его в электрический сигнал по проводнику 8 передает данные на блок обработки данных.

Сигналы, полученные от всех тензодатчиков собираются на приемном устройстве, с которого выводится, например, на экран.

Проводник 8 выполняет дополнительную функцию электрического питания тензодатчиков.

Таким образом, использование динамометрической оправки, содержащей корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, отверстия проводников, тензодатчик тангенциальной силы резания, размещенный в нижней части корпуса, тензодатчик осевой силы резания, размещенный на левом торце корпуса, позволяет повысить точности измерения тангенциальной и осевой составляющей силы резания.

Claims (1)

1. Динамометрическая оправка, содержащая корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, отверстия проводников, тензодатчики, отличающаяся тем, что тензодатчик тангенциальной силы резания размещен в нижней части корпуса, тензодатчик осевой силы резания размещен на левом торце корпуса.

Images