RU218663U1 - DYNAMOMETRIC ARRIVAL - Google Patents
DYNAMOMETRIC ARRIVAL Download PDFInfo
- Publication number
- RU218663U1 RU218663U1 RU2022129964U RU2022129964U RU218663U1 RU 218663 U1 RU218663 U1 RU 218663U1 RU 2022129964 U RU2022129964 U RU 2022129964U RU 2022129964 U RU2022129964 U RU 2022129964U RU 218663 U1 RU218663 U1 RU 218663U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- pyrometer
- autonomous power
- cutting force
- supplying
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Полезная модель относится к области определения параметров процесса резания при точении и может быть использована в машиностроительном производстве. Динамометрическая оправка содержит корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости. Установлены тензодатчики, оснащенные автономными источниками питания и приемопередающими радиоузлами с антеннами. Передняя часть корпуса оснащена пирометром, снабженным автономным источником питания и приемопередающими радиоузлом с антенной. Установлена трубка для подачи сжатого воздуха. Обеспечивается повышение точности измерения. 3 ил. The utility model relates to the field of determining the parameters of the cutting process during turning and can be used in engineering production. The dynamometric mandrel contains a body with a cylindrical shank, holes for supplying a cutting fluid. Strain gauges equipped with autonomous power supplies and transceiver radio units with antennas are installed. The front part of the housing is equipped with a pyrometer equipped with an autonomous power source and a radio transceiver unit with an antenna. A tube for supplying compressed air is installed. Improved measurement accuracy is provided. 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: B23B29/04, B23Q17/09, H04B1/034, 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: B23B29/04, B23Q17/09, H04B1/034, publ. 09/07/2017), consisting of a tool holder on which a cutting plate is mounted and a load cell connected by cables through special holes in a housing containing a sealing connection between the cover and the battery, a plate holder, a fixing bar, a printed circuit board on which the radio transmission and signal pre-processing units are installed.
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. Полученные данные о характере протекания процесса резания определяются только по одному параметру - силы резания, вследствие чего отсутствует возможность учета всех факторов, влияющих на процесс обработки изделия. 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. The obtained data on the nature of the cutting process are determined by only one parameter - the cutting force, as a result of which it is not possible to take into account all the factors that affect the process of processing the product. 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. Полученные данные о характере протекания процесса резания определяются только по одному параметру - силы резания, вследствие чего отсутствует возможность учета всех факторов, влияющих на процесс обработки изделия. 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. The obtained data on the nature of the cutting process are determined by only one parameter - the cutting force, as a result of which it is not possible to take into account all the factors that affect the process of processing the product. Also, this device fixes the cutting forces during turning in only 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. Полученные данные о характере протекания процесса резания определяются только по одному параметру - силы резания, вследствие чего отсутствует возможность учета всех факторов, влияющих на процесс обработки изделия.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. The obtained data on the nature of the cutting process are determined by only one parameter - the cutting force, as a result of which it is not possible to take into account all the factors that affect the process of processing the product.
Наиболее близкой является оправка (Патент US №4899594, МПК: B23Q17/09, 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: B23Q17/09, 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 является то, что полученные данные о характере протекания процесса резания определяются только по одному параметру - силы резания, в следствии чего отсутствует возможность учета всех факторов, влияющих на процесс обработки изделия.The main disadvantage is that the data obtained on the nature of the cutting process are determined by only one parameter - the cutting force, as a result of which it is not possible to take into account all the factors that affect the process of processing the product.
Технический результат - повышение точности измерения. EFFECT: improved measurement accuracy.
Технический результат достигается тем, что динамометрическая оправка, содержит корпус с цилиндрическим хвостовиком, отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости, тензодатчики, оснащенные автономными источниками питания и приемо-передающими радиоузлами с антеннами, причем передняя часть корпуса дополнительно оснащена пирометром, снабженным автономным источником питания и приемопередающими радиоузлом с антенной, и трубкой для подачи сжатого воздуха.The technical result is achieved by the fact that the dynamometric mandrel contains a body with a cylindrical shank, holes for supplying cutting fluid, strain gauges equipped with autonomous power sources and transceiver radio units with antennas, and the front part of the body is additionally equipped with a pyrometer equipped with an autonomous power source and transceiver radio unit with an antenna, and a tube for supplying compressed air.
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.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.
Использование пирометра позволяет фиксировать изменение температуры в зоне резания. Поскольку в процессе резания, при увеличении силы резания возрастает температура в зоне контакта режущего инструмента с обрабатываемой поверхностью, что приводит к размягчению срезаемого слоя обрабатываемой поверхности и, как следствие, к изменению условий стружкообразования и налипанию частиц поверхностного слоя обрабатываемой поверхности на режущие кромки инструмента. При этом снижаются режущая способность и период стойкости инструмента, в связи с чем ухудшается и качество обработанной поверхности. Контроль температуры в зоне резания, посредством пирометра, позволит контролировать изменение измеряемого параметра в течение всего технологического процесса, а также в совокупности с данными об изменении сил резания позволяет обеспечить более точный контроль процесса резания, который дает возможность своевременно внести корректировки, позволяющие предотвратить повышенный износа инструмента и порчу обрабатываемого изделия.The use of a pyrometer allows you to record the change in temperature in the cutting zone. Since in the process of cutting, with an increase in the cutting force, the temperature in the zone of contact of the cutting tool with the machined surface increases, which leads to softening of the cut layer of the machined surface and, as a result, to a change in the conditions of chip formation and sticking of particles of the surface layer of the machined surface to the cutting edges of the tool. At the same time, the cutting ability and tool life are reduced, and therefore the quality of the machined surface is also deteriorating. Temperature control in the cutting zone, by means of a pyrometer, will allow you to control the change in the measured parameter throughout the entire technological process, and in combination with data on changes in cutting forces, it allows for more accurate control of the cutting process, which makes it possible to make timely adjustments to prevent increased tool wear and damage to the workpiece.
Расположение пирометра на передней части корпуса (под тензодатчиком радиальной силы резания) позволяет максимально близко и безопасно получать данные изменения температуры в зоне резания.The location of the pyrometer on the front of the body (under the load cell of the radial cutting force) allows you to get the data of temperature changes in the cutting zone as close and safe as possible.
Дополнительное оснащение передней части корпуса оправки трубкой для подачи сжатого воздуха предотвращает попадание смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) и стружки на линзу пирометра, что способствует получению более точных результатов измерения.The addition of a compressed air tube to the front of the mandrel body prevents cutting fluid (coolant) and chips from entering the pyrometer lens, which contributes to more accurate measurement results.
Данные об изменении значений составляющих сил резания и температуры в зоне 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.Data on changes in the values of the components of cutting forces and temperature in the cutting zone 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 и пирометра, оснащенных автономными источниками питания и приемо-передающими 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 and a pyrometer equipped with autonomous power supplies 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 (there is no conductor connected to an external source supply in the cutting zone, eliminating the need for a person to be in close proximity to the device - the received data is automatically transmitted 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 вид динамометрической оправки спереди.In FIG. 1. - front 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 содержит корпус 1 с цилиндрическим хвостовиком 2, посредством которого динамометрическая оправка закрепляется в револьверной головке станка.The torque mandrel comprises a
В корпусе 1 выполнены отверстия для подвода смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) 3, гнезда 4, с возможностью размещения в них тензодатчика тангенциальной силы резания 5, для измерения составляющей силы резания, направленной по оси «Z», тензодатчика радиальной силы резания 6, для измерения составляющей силы резания, направленной по оси «Y», тензодатчика осевой силы резания 7, для измерения составляющей силы резания, направленной по оси «X», пирометра 8.In the
Гнездо 4 тензодатчика тангенциальной силы резания 5, выполнено в нижней части корпуса 1, в зоне установки резца (над державкой резца). Гнездо 4 тензодатчика радиальной силы резания 6 выполнено на передней части корпуса 1 (сторона выхода режущей части резца), слева от места установки резца. Гнездо 4 тензодатчика осевой силы резания 7 выполнено на левом торце корпуса 1 (ближе к переднему углу). Гнездо 4 пирометра 8 выполнено на передней части корпуса (под тензодатчиком радиальной силы резания 6). Рядом с пирометром 8, параллельно его оси, размещена трубка для подачи сжатого воздуха 9.The
Каждый тензодатчик и пирометр 8 оснащены автономными источниками питания 10 и приемо-передающими радиоузлами 11 с антеннами 12.Each strain gauge and
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 11. Приемопередающий радиоузел 11 передает полученный сигнал на приемное устройство посредством антенны 12.In the process of processing the workpiece, coolant is supplied to the cutting zone through the holes for supplying
Тензодатчик радиальной силы резания 6, расположенный на передней части корпуса 1, фиксирует изменение действующего усилия, направленного по оси «Y» и, преобразуя его в электрический сигнал, передает данные на приемопередающий радиоузел 11. Приемо-передающий радиоузел 11 передает полученный сигнал на приемное устройство посредством антенны 12.The load cell of the
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, передает данные на приемо-передающий радиоузел 11. Приемо-передающий радиоузел 11 передает полученный сигнал на приемное устройство посредством антенны 12.Axial cutting
Пирометр 8, расположенный на передней части корпуса (под тензодатчиком радиальной силы резания 6) фиксирует изменение температуры в зоне контакта резца с обрабатываемым материалом. Поток сжатого воздуха, подаваемого через трубку для подачи сжатого воздуха 9, предотвращает попадание СОЖ и стружки на линзу пирометра. Данные с пирометра 8 преобразуются в электрический сигнал и передаются на приемопередающий радиоузел 11. Приемо-передающий радиоузел 11 передает полученный сигнал на приемное устройство посредством антенны 12.
Сигналы, полученные от всех тензодатчиков и пирометра 8, собираются на приемном устройстве, с которого выводится, например, на экран.The signals received from all strain gauges and
Благодаря источнику питания 10 пирометр 8, тензодатчики и приемопередающие радиоузлы 10 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, тензодатчики и пирометр, оснащенные автономными источниками питания и приемопередающими радиоузлами с антеннами, пирометр, снабженный автономным источником питания и приемопередающими радиоузлом с антенной, и трубку для подачи сжатого воздуха, позволяет повысить точность измерения.Thus, the use of a dynamometric mandrel containing a body with a cylindrical shank, holes for supplying lubricating fluid, strain gauges and a pyrometer equipped with autonomous power sources and radio transceiver units with antennas, a pyrometer equipped with an autonomous power source and radio transceiver unit with an antenna, and a tube for compressed air supply, improves measurement accuracy.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU218663U1 true RU218663U1 (en) | 2023-06-05 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1071400A1 (en) * | 1982-05-12 | 1984-02-07 | Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Dynamometric cutting-tool holder |
US4899594A (en) * | 1987-12-22 | 1990-02-13 | Kistler Instrumente | Device for measuring the cutting forces on machine tools |
US6297747B1 (en) * | 1997-09-02 | 2001-10-02 | Otto Bilz Werkzeugfabrik Gmbh & Co. | Tool or tool holder |
RU122936U1 (en) * | 2012-03-29 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | CUTTING MACHINE FOR CNC MACHINES FOR CNC MACHINES |
US10207379B2 (en) * | 2016-01-21 | 2019-02-19 | Colibri Spindles Ltd. | Live tool collar having wireless sensor |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1071400A1 (en) * | 1982-05-12 | 1984-02-07 | Днепродзержинский Ордена Трудового Красного Знамени Индустриальный Институт Им.М.И.Арсеничева | Dynamometric cutting-tool holder |
US4899594A (en) * | 1987-12-22 | 1990-02-13 | Kistler Instrumente | Device for measuring the cutting forces on machine tools |
US6297747B1 (en) * | 1997-09-02 | 2001-10-02 | Otto Bilz Werkzeugfabrik Gmbh & Co. | Tool or tool holder |
RU122936U1 (en) * | 2012-03-29 | 2012-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Липецкий государственный технический университет" (ЛГТУ) | CUTTING MACHINE FOR CNC MACHINES FOR CNC MACHINES |
US10207379B2 (en) * | 2016-01-21 | 2019-02-19 | Colibri Spindles Ltd. | Live tool collar having wireless sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101524818B (en) | Piezoelectric-type four-dimensional cutting force-measuring platform | |
CN101650243B (en) | Piezoelectric type device for measuring drilling force of deep hole | |
CN102847961A (en) | Intelligent cutter of integrated small three-way cutting force measurement system | |
CN102873353A (en) | Intelligent cutter with micro three-way cutting force measurement system | |
WO2015011489A1 (en) | Cutting tool with surface acoustic wave sensor | |
CN102152173A (en) | System for testing relative dynamic stiffness of complete machine in processing center | |
CN207717043U (en) | A kind of large scale structure multiple spot deformation synchronous monitoring device | |
RU218663U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
CN113334144A (en) | System and method for detecting wear state of milling cutter | |
JP2007241583A (en) | Mechanical quantity measuring apparatus and method | |
CN113798921A (en) | Milling force measuring instrument based on film strain gauge | |
RU218664U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214154U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214152U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
CN110967402A (en) | In-line acoustic emission and acceleration integrated piezoelectric sensor | |
RU216144U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU217049U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU215025U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214009U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214155U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
RU214153U1 (en) | DYNAMOMETRIC ARRIVAL | |
CN209036134U (en) | A kind of metal circular saw bench column sawing force test device | |
CN113118488B (en) | Numerical control cutter with embedded modular ceramic packaging monitoring chip | |
CN114414111A (en) | Clamp clamping force data acquisition device, acquisition method and clamp system | |
CN115629278A (en) | Switch cabinet insulation state detection device and method |