Изобретение относитс к станкостроению . Известны устройства дл измерени осевых сил, действующих на подшипники, состо щие из подшипнинового узла, в который вмонтирован упругий элемент, выполненный в виде кольца, составленного из нескольких например шести, св занных между собой тонкими перемычками двухопорных балок, имеющих двухточечное приложение нагрузки и с проволочными тензодатчиками сопротивлени , наклеенными на участках балочек, где создаетс чистый изгиб. Недостаток этих устройств зак лючаетс в том, что деформаци упругого элемента под действием осевой силы, возникающей на подшипнике в передаточном отношении 1:1, деформирует наклеенные тензодатчики . Кроме того, эти устройства не позвол ют производить измерени радиальной силы, действующей на подшипник. Цель изобретени - увеличение чувствительности узла к измерени и осевой силы резани Р, а также измерение радиальных сос тавл ющих силы резани Р и Рц Это достигаетс тем, что упругий элемент с датчиком, установленный между невращающимс кольцом подшипника, воспринимающего осевую нагрузку, и заплечиками корпуса, выполнен в виде упругой втулки с выпклой или вогнутой формой боковых поверхностей малой кривизны, а измерительные элементы датчиком установлены в точках максимального прогиба по длине образующей упругой втулки. Кроме того, на боковых поверхност х упругой втулки выполнена окна, параллельные ее оси. Упруга втулке установлена в узел в предварительно сжатом состо нии . Таким образом, кажда бокова перемычка упругой втулки представл ет собой белку в состо нии проiдольного изгиба. Это позвол ет :при 118ЛОМ Сближении торцов упругой втулки получать увеличение в несколько раз перемещени середин боковых перемычек. Дл каждого значени Р получаетс определенiHoe перемещение середин боковых перемычек. Эта конструкци помимо осевой силы может дать возможность измер ть и радиальные составл ющие РХ и PU силы резани (опор ную реакцию), действующие на подшипник , В том случае, когда на перед ний конец шпиндел действует ради альна сила, в опоре будет возникать радиальна опорна реакци и изгибающий момент в определенной плоскости. Изгибающий момент будет пропорционален радиальной силе , действующий на передний конец шгошдел . Этот момент будет изгибать упругую втулку таким образом, что одна ее сторона (боковые перемычки ) будет сжиматьс , а друга рвсходитьс . Если эти деформации измерить датчиками, то по ним мож но определить величину и направление момента, а следовательно и радиальный силы опорной реакции или ее составл ющих Pv и Рц Если на шпиндель действует одновременно и радиальна , и осева сила, то перемещени точек лежащих на боковых сторонах упругой втулки, по принципу суперпозиции складыватьс из сжати втулки и ее изгиба. Разделив сигн лы, получаемне с датчиков, можно определить осевую и радиальную силу резанн , действующую на передний конец щпиндел . На фиг. I показан предлагаемый узел, выполненный на упорных и радиальных подшипниках; на фиг. 2 - то же, выполненный на радиальноупорных подшипниках с упруго втулкой, установленной между ними на фиг. 3 - то же, выполненный на радиальноупорных подшипниках с упругой втулкой, установленной между заплечиками корпусе и подшипниками; на фиг. - упруга втулка с вогнутыми боковыми Отооками; не фиг. 5 - то же, с ыпуклыми боковыми сторонами. в корпусе I (фиг. I) на раиальном подшипнике 2 в передней поре установлен шпиндель 3. Раиальный зазор (нат г в подшипике 2) регулируетс через втулу 4 гайкой 5. Осева сила Р, действующа а шпиндель, воспринимаетс упорыми подшипниками 6 и 7 через . ольцо 8 и втулку , установленныи на шпинделе. Далее осева нагузка через подвижное кольцо 9 ередаетс на упругую втулку 10 с вогнутыми боковыми сторон)эми - , малой кривизны, Упур:-та втулка с смонтирована между проставочным кольцом II и подвижным кольцом 9. Кольцо II зажато от осевого перемещени крышкой 12 через наружное кольцо подшипника 2 и втулку 15, смонтированными в отвзрстии корпуса I. Предварительный нат г в подшипниках 6 и 7 и в упругой втулке 10 создаетс гайкой 14, установленной на резьбе втулки 4, В корпусе I имеютс отверсти , в которые проход т наконечники контактных датчиков 15, Отверсти в корпусе выполнены в таком месте, чтобы наконечники датчиков 15 контактировали с точками максимального прогиба (посередине) боковой поверхности упругой втулки 10. При лзмерении осевой силы Р достаточно установить один датчик 15. При измерении радиальной силы необходимо установить четыре датчика под углом 90 друг к другу в плоскости, перпендикул рной оси шпиндел . Если в передней опоре шпиндел устанавливаютс радиальноупорные подшипники, то можно использо-вать схемы установки упругой втулки , показанные на фиг. 2 и 5. В расточке корпуса 16 (фиг. 2) имеютс подшипники 17 и 18, воспринимающие радиальную и осевую нагрузку. Между наружными кольцами атих подшипников установлена упруга втулка 19. Б местах максимального прогиба боковых сторон упругой втулки наклеены тензодатчики го включенные в мостовую измерительную схему, Прелвврительный. нат г в под шипниках 17 и 18 создаетс гайкой 21, установленной на пшинделе. На фиг. 3 показана конструкци узла, выполненного на радиальноупорных подшипниках 22 w о упругой втулкой 23, изготовленной о выпуклыми боковыми сторонами и установленной между заплечиками корпуса 24 и невращающимис кольцами подшипников 22, . Упруга втулка с вогнутыми бо ковими поверхност ми (фиг. 4) выполнена с окнами на этих поверхност х , что уменьшает ее осевую жест кость. Упруга втулка с выпуклыми боковыми воерхност ми (фиг. 5)так же может быть выполнена с окнами на этих поверхност х и со специальными площедками расположенными посередине боковых поверхнос- , тей, дл удобства установки наконечников измерительных датчиков. РадиусЯ боковых поверхностей упругих втулок выполнен такой величины, чтобы величина прогиба а (фиг. 4) была в пределах I мм. При сжатии упругой втулки силами Р, направленными вдоль оси 2. вт.улки, первоначальна ее длина Ъ уменьшитс до величины Ъ В это же врем точки, расположенные посередине боковых поверхностей , перемест тс на величину (а - а) вдоль оси У. Перемещение (а - а) в несколько раз больше чем, перемещение (Ь-Ь ). Таким образом, малые перемещени вдоль оси вызывают увели чение в несколько раз перемещени вдоль оси У. Это увеличение будет зависеть от первоначальной величи ны а и длины в упругой втулке или длины окон. Работа узла происходит следующим образом. Во врем обработки деталей возникающие силы резани будут действовать на шпиндель. Осева сила резани , воспринимаема шпинделем 3 (фиг, I) пер даетс через кольцо &, внутреннее кольцо подшипника 2 4 на упорные подшипники 6 и У. подшипник б будет нагружатьс осевой силой , а подшипник 7 - разгружатьс . Далее осева сила с подшипника 6 передаетс на подвижное кольцо 9 и на упругую втулку 10 сжимает ее, Середины боковых сторон (каждой перемычки) упругой втулки 10 прогибаютс . Величина перемещени точек упругой втулки, лежащих посередине боковых сторон, измер етс датчиком 15, и этот сигнал передаетс в адаптивную систему станка, дава команду на изменение скорости подачи. Если на передний конец шпиндел 3 действует радиальна сила, fo в опоре будет возникать изгибающий момент, пропорциональный этой силе. Момент будет изгибать шпиндель 3, а следовательно и упругую втулку 10. Одна бокова второна втулки будет раст гиватьс , а противоположна - сжиматьс . Датчики 15 будут измер ть эти деформации и подавать соответствующий сигнал в адаптивную систему станка, Конструкгдаи шгошдельных узлов, показанные на фиг. 2 и 3, работают аналогично описанной конструкщш. ПВЩМЕТ ИЗОБРЕТЕНИЯ I, Динамометрический шпиндельный узел, содержащий шпиндель на подшипниках качени , воспринимающих радиальную и осевую нагрузку , и упругий элемент с датчиками, отличающийс тем, что, с целью увеличени чувствительности узла к изменению осевой оилы, а также измерени радиальных составл ющих силы резани , упругий элемент выполнен в виде втулки о выпуклой или вогнутой формой боковых сторон малой кривизны. 2,Узел по п.I, отличающийс тем, что, на йоковых поверхност х упругой втулки выполнены окне, параллельные ее оси 5 1 7 16 2i Фиг. 1 17 IS 20 / // 10 13 ff I LI 2 I 18 /
Фиг Л
-т
А-А