SU1714461A1 - Устройство вибродиагностики режущего инструмента - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике, в частности к вибродиагностике режущего инструмента. Цель изобретени  - расширение частотного диапазона измерений путем восстановлени  баланса полумостовой электрической схемы за счет компенсации разностного сигнала, по вл ющегос  в ее средней точке. Пьезоэлектрический вибратор 3 подвод т к исследуемому инструменту 5 и упирают в него с усилием, задаваемым посредством подающегос  в полость 1 стойки 2 сжатого воздуха. Пьезоэлектрический вибратор 3 включают в полумостовую схему с пьезоэле- ментом 4 и подключают к генератору 6. Среднюю точку 7 полумостовой схемы подключают к измерительному прибору 8.5 ил.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и может быть использовано в област х , св занных с вибродиагнрстикой режущего инструмента.

Известно устройство дл  определени  спектральных характеристик сборного инструмента с помощью тензодатчиков, наклеенных на стык режущей пластины и корпуса.

Недостатком устройства  вл етс  невозможность определени  абсолютной податливости инструмента, высока  трудоемкость, св занна  с подготовкой и наклейкой датчиков, невысока  точность измерени , св занна  с высокочастотными наводками.

Известно устройство неразрушающего контрол  качества сборного инструмента, позврл ющее измер ть амплитуду,колебаний режущей пластины в зависимости от частоты и заданного закона динамического нагружени  инструмента,

В известном устройстве измерение вибраций производитс  с помощью пьезоэлектрического акселерометра, закрепленного на режущей пластине.

Недостатками известного устройства  вл ютс  невысока  точность и ограниченный частотный диапазон измерени  св занные с погрешностью установки датчика, вли нием клеевого соединени , большой боковой чувствительностью (30%) и изменением массы режущей пластины.

Целью изобретени   вл етс  расширение частотного диапазона измерений.

Устройство вибродиагностики режущего инструмента снабжено равным по емкости пьезовибратора пьезоэлементом, один выход которого подключен к выходу генератора , второй вывод - к первому выводу пьезовибратора , второй вывод которого подкюмен к второму выходу генератора, а измерительный блок подключен к общей точке соединени  пьезоэлемента и пьезовибратора .

Спектр колебаний определ етс  по изменению электрической емкости пьезоэлектрического вибратора при изменении динамических характеристик инструмента (механического импеданса) на разных частотах , что приводит к нарушению баланса пол остовой схемы и изменению напр жени  на средней точке схемы. Это позвол ет отказатьс  от применени  специальных измерительных устройств, имеющих определенную точность измерени  и ограниченный частотный диапазон измерени , что в конечном итоге позвол ет достичь более высокой точности измерени  и значительно расширить частотный диапазон определени  спектральных характеристик.

Кроме того, взаимосв зь импеданса механической системы сборного инструмента и электрической емкости нагруженного пьезоэлектрического вибратора осуществл етс  за счет изменени  величины деформации пьезоэлектрического вибратора от изменени  импеданса измер емой механической системы. Изменение деформации пьезоэлементов вибратора приводит к изменению их электрическо)й емкости на резонансах испытуемой механической системы. Это вызывает нарушение баланса а полумостовой схеме и по вл ющийс  разностный сигнал (напр жение) на ее средней точке пропорционально величине импеданса инструмента на данной частоте нагружени . Така  частотна  зависимость и  вл етс  характеристикой инструмента.

Таким образом упрощаетс  конструкци  и расшир етс  частотный диапазон измерени  в св зи с исключением специальных измерительных устройств, вли ни  способа их yctaнoвки, закреплени  на измер емом Объекте. Кроме того, повышаетс  производительность за счет исключени  операции установки и закреплени  датчиков На измер емом объекте.

На фиг:1 представлена конструкци  устройства на фиг.2 и 3 - спектральные характеристики резцы, полученные с помощью предлагаемог:о и известного способов соответственно; на фиг.4 и 5 - схема и результаты реализации устройств на примере оценки частотной характеристики стандартного акселерометра ABC-016 ISk 117214.

Устройство состоит из установленного в полости 1 покрытой слоем звукоизол ционного материала, в которой поддерживаетс  заданное давление, стойки 2 пьезозлектр чиеского вибратора 3, включенного в полумостовую схему с аналогичным ему по электрической емкости и другими характеристиками пьезоэлементом 4 и упертого в вершину исследуемого инструмента 5. Причем полумостова  схема пьезоэлектрический вибратор - пьезоэлемент подключаетс  к генератору 6, а на ее средней точке 7 сигнал измер етс  с помощью измерительного прибора 8.

Устройство работает следующим образом .

Закрепл етс  исследуемый инструмент 5. пьезоэлектрический вибратор 3 подводитс  и упираетс  в вершину исследуемого инструмента с усилием, которое задаетс  с помощью подающегос  в полость I стойки 2 сжатого воздуха. Пьезозлектрический вибратор включаетс  в полумостовуЮ схему с пьезоэлементом 4 и подключаетс  к генератору 6, а средн   точка 7 полумостовой схемы - к измерительному прибору 8. В таком положении стенд готов к работе. Далее с помощью генератора задаетс  на полумостовую схему развертка частоты с постойнным значением выходного напр жени  генератора и измер етс  сигнал на средней точке схемы. Приме р. В качестве пьезоэлементов примен ют кольца Dxdxti 20x10x15 из материала ЦТС-19; в качестве генератора 6 сигналом используетс  генератор ГЗ - 56/1, в качестве измерительного устройства вoльtмetp В7- 27А. Посто нна  нагружающа  сила, создаваема  от пневмосети, составл ет 500 Н. Испытани  провод т на сборном проходном резце, оснащенном композитом. При сравнении спектральных характеристик (фиг.2 и 3) видно, что в известном устройстве значительно больше резонансных пиков, что говорит о вли нии элементов системы стенда на спектральные характе ристики-в известном и о уменьшении их вли ни  в предлагаемом устройствах схема и результаты реализции устройств на примере оценки частотной характеристики стандартного акселерометра А В С-016 № 117214. Акселерометр (фиг. 4) выполн ет роль и пьезовибратора 3, и объекта 5 исследова; ни . Роль аналогичного пьезовибратору пьезоэлемента 4, включаемого с ним в полумостовую схему, выполн ет конденсатор переменной емкости с воздушным диэлектриком, так как данный элемент  вл етс  частотно-независимым. Вы вленный резонанс соответствует паспортным данным акселерометра, что подтверждает работоспособность устройства и его практически неограниченную возможность использовани . В насто щее врем  дл  оценки качества инструмента в области частот механических колебаний (до 100 кГ с амплитудами колебаний на резонансах Ю - 10 мкм (реальный диапазон) это единственный способ. Меропри ти , направленные на улучшение конструкций резцов , привод т к увеличению стойкости на 30%. Изобретение можно использовать в инструментальной промышленности, машиностроении и других област х народного хоз йства дл  диагностики любых механических систем. Ф о р м у л а и 3 о б р ет е н и   Устройство вибродиагностики режущего инструмента, содержащее пьезовибратор , генератор и измерительный блок, о т личающе ее   тем. что, с целью расширени  частотного диапазона измерений, оно снабжено пьезоэлементом, равным по емкости пьезовибратору, один выход пьезоэлемента подключен к выходу генератора, второй вывод - к первому выводу пьезовибратора , второй вывод которого прдключен к второму выходу генератора, а измерительный блок подключен кобщей точке соединени  пьезоэлемента и пьезовибратора.

V,

J

25ioy,A-At

Ф//г2

Claims (1)

1. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

   Устройство вибродиагностики режущего инструмента, содержащее пьезовибратор, генератор и измерительный блок, о τη и ча юще е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений, оно снабжено пьезоэлементом, равным по емкости пьезовибратору, один выход пьезоэлемента подключен к выходу генератора, _ч второй вывод - к первому выводу пьезовибратора, второй вывод которого прдключен к второму выходу генератора, а измерительный блок подключен кобщей точке соединения пьезоэлемента и пьезовибратора.

   044?. 4 ζ

   Составителе В.Малыгин *