SU1152721A1 - Динамометрическа фреза - Google Patents

Abstract

1. ДИНАМОМЕТРИЧЕСКАЯ ФРЕЗА, включающа  корпус с установленным на нем динамометрическим зубом, содержащим вставку с режущей пластиной, закрепленную в силопередающем элементе, выполненном в виде пирамиды, который св зан трем  взаимоперпендикул рными стержн ми с консольными балками, жестко св занными с основанием динамометрического зуба стойками с наклеенными на них тензодатчиками, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности измерений, один из двух стержней, лежащих в плоскости, перпендикул рной оси фрезы, расположен радиально, причем св занна  с ним консольна  балка расположена от оси фрезы дальше, чем с:шопередаюи1ИЙ элемент . 2. Фреза по п. 1,отлича юша с   тем, что, с целью расширени  возможностей исследовани , на корпусе с неравномерным угловым шагом выполнены посадочные места с установленными на них динамометрическими;, ; и жесткими зубь ми, каждый из которых ko содержит вставку с режущей пластиной, закрепленной в силопередающем элементе, вы- i полненном в виде пирамиды, вершины которой 1 жестко св заны с основанием зуба.

Description

ел

N9

to Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности, к обработке металлов резанием и может быть использовано дл  непосредственного определени  осевой, радиальной и тангенциальной составл ющих сил резаки , действующих на фрезу в процессе обработки . При проектировании режущего инструмента, вспомогательной оснастки и фрезерных станков используют законы изменени  сип резани  во времени. Дл  получени  полной информации об этих законах необходамо знать осевую, радиальную и. тангенциальную составл ющие си лы резани . Известные конструкции динамомет рических фрез не позвол ют получить точные значени  зтих сил. Известна динамометрическа  фреза-датчик дл измерени  окружной составл ющей силы резани  при торцовом фрезеровании. Данна  динамометрическа  фреза-датчик имеет корпус, в котором выполнены овальные отверсти , образующие четыре спицы-упругие элементы. Эти упругие элементы соедин ют корпус фрезы-датчика с наружным венцом, на кото-ром расположены зубь . Якори двух индукци онных катушек присоединены к наружному венцу с зубь ми динамометрической фрезыдатчика , а сердечники - к основанию корпуса фрезы так, что при приложении крут щего, момента к наружному венцу вследствие изгиба упругих элементов - спиц зазор между  корем и сердечником одной катушки увеличиваетс , а между  корем и сердечником другой катушки - уменьшаетс . Изменение зазора между  корем и сердечником мен ет индуктивное сопротивление катушек. Посредством этого и происходит измерение крут ще го момента от действи  окружной силы 1 . Однако данна  динамометрическа  фреза предназначена только дл  измерени  крут щег момента , т. е. дл  определени  окружной соетавл ющей силы резани  и только при торцовом фрезеровании. Она низкочастотна . Зубчатый , венец, на котором закреплены зубь , обладает значительной массой. Поэтому исследование  влени  удара может быть проведено с большой погрешностью. Наблюдаемый осевой прогиб спиц (большое взаимное вли ние по координатам) приводит к погрелшост м в измерени х. Кроме того, известна  конструкшга динамометрической фрезы-датчика не  в л етс  универсальным измерительным прибором , так как не дает возможности исследоват дисковое и концевое фрезерование. Отладка и тарировка его св зана с большими трудкост ми и  вл етс  сложной операцией. Наиболее близким по конструкции к предлагаемой  вл етс  трехкомпонентиый динамо метр дл  измерени  трех составл ющих усилий резани  при точении, содержащий корпус, в котором выфрезерованы три jmpyrHX злемента - консольные балки. Силопередающий элемент, в вершине которого размещен вкладыш с режущей пластинкой, имеет форму треугольной пирамиды с углом 90 между гран ми. Вершины при основании пирамиды заканчиваютс  шейками, переход щими затем в лапки. Кажда  из этих лапок жестко св зана с одной из консольных балок. На боковые грани консольных балок наклеены тензодатчики воспринимающие изгибные деформации последних под действием составл ющих сил резани . Известное устройство  вл етс  высокочастотным динамометром дл  определени  трех составл ющих усилий резани  при точении. Трехкомпонентный динамометр имеет высокую точность и достоверность получаемой информа ции. Это достигаетс  тем, что механическа  система динамометра имеет высокую собственную частоту колебаний, что дает возможность исследовать быстро протекающие процессы при резании. Кроме того, тепло, образующеес  при резании, практически не передаетс  через тонкие шейки, соедин ющие силопередающий элемент с вкладышем, с консольными балками, на которые наклеены тензодатчнки. Шайки играют роль двухосных шарниров, которые привод т к значительному уменьшению взаимного вли ни  по координатам 2. Однако, указанный динамометр не может быть использован ни в качестве динамометрической фрезы, ни в качестве ее основного , элемента - динамометрического зуба. Взаимное расположение консольных балок не позвол ет их ориентировать по трем ортогональным направлени м (тангенциальном, радиальном и осевом). Рассто ние консольных балок от оси ,, - «, фрезы будет больше радиуса фрезы, а следо у j vy , вательно, вращение такой фрезы невозможно консольна  балка будет упиратьс  в обрабатываемую деталь. Устройство имеет большие габариты. Особенно это важно, когда речь идет об исследовании взаимного вли ни  при одновременной работе нескольких зубьев фрез. Цель изобретени  - повышение точности измерений составл ющих сил резани  при различных видах фрезеровани , а также расширение возможностей исследовани . Указанна  цель достигаетс  тем, что в динамометрической фрезе, включающей корпус с установленным на нем динамометрическим зубом , содержащим вставку с режущей пластинкой , закрепленную в силопередающем элементе, вьшолненном в виде пирамиды, который св зан трем  взаимно перпендикул рными стержн ми с консольными балками, жестко св занными с основанием динамометрического зуба стойками с наклеенными на них тензодатчика ми, один из двух стержней, лежащих в плос кости, перпендикул рной оси фрезы, расположен радиально, причем св занна  с ним консольна  балка расположена от оси фрезы дальше, чем силопередающий элемент. На корпусе с неравномерным угловым шагом выполнены посадочные места с установ ленными на них динамометрическими и жесткими зубь ми, каждый из которых содержит вставку с режущей пластинкой, закреплешюй в силопередающем злемеите, выполненном в. виде пирамидь, вершины которой жестко св заны с основанием зуба. На фиг. изображена Динамометрическа  фреза; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.}; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. I; на фиг. 5 разрез Г-Г на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 2; на фиг. 7 - динамометрический зуб; на фиг. 8 - жесткий зуб. Динамометрическа  фреза содержит корпус 1, на котором с неравномерным угловым шагом (If cir установлены динамометрические зубь  2. Каждый динамометрический зуб 2 содержит вставку 3 с режущей пластинкой 4,закрепленную в силопередающем элементе 5,вьшолненном в виде пирамиды. Снлопередаюшей элемент 5 св зан трем  взаимно перпендикул рными стержн ми 6-8 с консоль ными балками 9-11, которые жестко св заны стойками 12-14 с основанием 15 динамометрического зуба 2. На стойки 12-14, св зывающие консольные балки 9-11 с основанием 15 динамометрического зуба 2, наклеены тензодатчики Т. Динамометрические зубь  2 установлены в корпусе 1 фрезы таким образом , что один из двух стержней, лежащих в плоскости перпендикул рной оси фрезы, а именно стержень 8, расположен радиально, при чем св занна  с ним консольна  балка 11 находитс  от оси фрезы дальше, чем силопередающий элемент 5. На корпусе 1 динамометрической фрезы с неравномерным угловым шагом Cfy установ лены жесткие зубь  16, которые выполнены одинаковыми и съемными. Жесткий зуб состо ит из основани , с которым непосредственно своими вершинами жестко св зан силопередаюш:ий элемент 5, выполненный в виде пирамиды. На силопередающем элементе 5 установлена вставка 3 с режущей пластинкой 4. Динамометрические зубь  2 и жесткие зубь  16 устанавливаютс  на корпусе I динамометр|пескбй фрезы в специальные посадочные места 17, имеюнд{е два отверсти  18, и| к(еп тс , например, при помоиш винтов 19. Корпус 1 динамометрической фрезы устанавлнваетс , например иа оправку 20 и крепитс  к ней посредством гайки 21. Оправка 20 в шпинделе станка закрепл етс  при помощи штревел  22. Вращение от шпиндел  станка на оправку 20 и с нее на корпус 1 динамометрической фрезы передаетс  через поводковое кольцо 23. В оправке 20, штревеле 22 и гайке 21 выполнено сквозное отверстие 24 дл  проводов, соедин ющих тензодатчики Т, наклеенные на стойки 12-14 с токосъемни-: ком, установленным на верхней части штревел  22. Схема работы динамометрической фрезы представлена на фиг. 2 и 6. За счет того, что динамометрические зубь  2 динамометрической фрезы  вл ютс  трехкомпонентнымн и так как они установлены в корпусе 1 фрезы таким образом, что один из двух стержней, лежащих в плоскости перпендикул рной оси фрезы, а именно стержень 8, расположен радиально, причем св занна  ч с ним консольна  балка 11 расположена от оси фрезы дальше, чем силопередаюший элемент 5, получают три составл ющие силы резани : радиальную, тангенциальную и осевую. Главна  особенность фрезы заключаетс  в том, что такое расположение силопередающего элемента 5, а именно режущей кромки зуба, позвол ет существенно снизить взаимное Kimeматическое вли ние радиальной и осевой составл ющих на главную тангенш альную составл ющую сил резани , так как только при таком расположении трех взаимно ггёрпендикул рных стержней 6-8, соедин ющих силопередающий элемент 5 с консольными балками 9-11, вектор окружной силы будет проходить непосредственно через поперечное сечение стержн  8, т. е. стержень 8 будет работать только на сжатие. В том случае, если динамометрический зуб 2 развернуть в корпусе 1 фрезы на 180°, получить положительный эффект невозможно, так как гюнование стержн , воспринимающего тангенциальную составл юи1ую, будет отсто ть от оси фрезы дальше, чем режущие кромки, т. е. он будет выходить за рабочий диаметр фрезы. Поэтому при вращении фрезы консольна  балка, соединенна  с этим стержнем, упираетс  в обрабатываемую деталь. Этого можно избежать, если подн ть стержень над обрабатываемой деталью, оставив режущую пластинку на том же уровне. В этом случае стержень нагружен не только тангенциальной силой, но и изгибаюищм моментом от действи  этой силы на плече, равном рассто нию от вершины режуЩей кромки до стержн . Это приводит к ольшим погрешност м измерений за счет ольшого кш1ематического вли ни  в определеНИИ осевой и радаальной составл ющих силы резани . В предлагаемой динамометрической фрезе за счет указанного расположени  динамометрических зубьев указанный недостаток исключаетс  полностью. При фрезеровании под действием тангенциальной PI , радиальной Р и осевой Р составл ющих силы резани  силопередающий элемент 5 с закрепленной в нем вставкой 3 с режущей пластинкой 4 перемещаетс . Вместе с шми перемещаютс  стержни 6-8. При этом балки 9-11 изгибаютс , а стойки 214 с наклеенными на них тензодатчиками рас т гиваютс  (сжимаютс ). Электрические сигналы , возникаюидае в цепи при деформации 1ензодатчиков Т, определ ют величину состав л ющих силы резани  Pj, Р и Р. 1 динамоЗа счет того, что на корпусе метрической фрезы установлено несколько данамометрических зубьев 2, которые одновременно участвуют в резании, по вл етс  возможность исследовать динамику процесса фрезеровани , т. е. рассмотреть вли ние резани  одного зуба .на другие. Установка динамометрических зубьев 2 и жестких зубьев 6 на корпусе 1 фрезы с с неравномернь1М угловым шагом позвол ет исследовать процесс обработки с различными угловыми щагами расположени  режущих кромок фрез. Как показывают экспериментальные исследовани  неравномерное расположение зубьев на фрезе повышает выброустойчивость инструмента. Это, в свою очередь, 1ФИВОДИТ-. к росту производительности труда Установка на корпусе фрезы жестких зубье 16 позвол ет устранить балансировку динамометрического устройства и значительно сократить врем , необходимое на подготовку к ра боте фрезы. Дл  уменьщени  вредного побочного эффек та изгибной и крутильный деформации стоек 12-14 от внецентренного приложени  измер емой компоненты силы, а также от воздействи  двух других составл ющих, силопередаюЩий элемент 5 выполнен в виде пирамиды , соединенной с консольными балками 9-1} посредством стержней 6-8. Такое соединение выполн ет роль двухосных щарниров, которы полностью передают на стойку воспринимае мую составл ющую силы резани  и только частично изгибающий и крут щий моменты от двух других составл ющих. При фрезеровании центр массы силопередающего элемента 5 с закрепленной в нем вставкой 3 с режущей пластинкой 4 может соверщать перемещени  по дугам радаусов rj (i 1, 2, 3) в направлении координатных осей. Радиусы г; (i 1, 2, 3)  вл ютс  рас- сто ни ми между центром масс и динамическими ос ми вращени , проход цдами через стержни 6-8. Стойки 12-14 динамометрических зубьев 2 воспринимают основную часть той составл ющей силы резани , котора  ; действует вдоль ее оси. Оставща с  часть, в дес тки раз меньща , воспринимаетс  консольными балками 9-11. Таким образом, изгибка  жесткость балки значительно меньше продольной жесткости стойки, работающей на раст жение (сжатие). Стержни 6-8 св зывающие силопередающий элемент 5 динамометрического зуба 2 с консольными балками 9-11 имеют низкую теплопроводаость из-за малой площади своего поперечного сечени . Возникающее при фрезеровании тепло, вызываю1цее нагрев вставки 3 с режущей пластинкой 4, а затем и силопередающего элемента 5 динамометрического зуба 2, практически не поступает в консольные балки 9-11, а следовательно, и в стойки 12-14 с наклеенными на них тензодатчиками Т. Этим полностью исключаетс  погрешность измерений, вызванна  нагревом тензодатчиков. Предлагаема  фреза, по сравнению с известными ,  вл етс  более точной, дающей полную и достоверную информацию о составл ющих сил, действующих в процессе фрезеровани . С помощью этой фрезы можно вести работы с более глубоким и точным исследованием различных видов фрезеровани , что позвол ет совершенствовать конструкцию как режущего, так и вспомогательного инструментов, модернизировать шпиндельные узлы станков, приспособлений и оснастки, а также определ ть рациональные режимы резани  и параметры (заточки режущего клина фрез.

Фиг.1

Л-/1

7/

/4

Фиг. 6

Claims (2)

1. ДИНАМОМЕТРИЧЕСКАЯ ФРЕЗА, включающая корпус с установленным на нем динамометрическим зубом, содержащим вставку с режущей пластиной, закрепленную в силопередающем элементе, выполненном в виде пирамиды, который связан тремя взаимоперпендикулярными стержнями с консольными балками, жестко связанными с основанием динамометрического зуба стойками с наклеенными на них тензодатчиками, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности измерений, один из двух стержней, лежащих в плоскости, перпендикулярной оси фрезы, расположен радиально, причем связанная с ним консольная балка расположена от оси фрезы дальше, чем снлопередаюший элемент.

2. Фреза поп. 1,отлича.ющаяс я тем, что, с целью расширения возможностей исследования, на корпусе с неравномерным угловым шагом выполнены посадочные места с установленными на них динамометрическимис и жесткими зубьями, каждый из которых * содержит вставку с режущей пластиной, эак- I# репленной в силопередающем элементе, вы- Р¹ полненном в виде пирамиды, вершины которой^ жестко связаны с основанием зуба.

’152721