Пристрій для вимірювання міцності утримання абразивних зерен у зb`язці

Корисна модель відноситься до пристроїв для визначення властивостей композиційних матеріалів, зокрема до пристроїв для вимірювання міцності утримання абразивних зерен у зв'язці і може бути використаний в галузі створення абразивного інструменту. Відомий пристрій для вимірювання міцності утримання абразивних зерен у зв'язці [див. Серебренник Ю.Б., Вайнштейн Б.Н. Теоретико-экспериментальные основы выбора связок брусков для алмазного хонингования. Сб. Алмазно-абразивная обработка. Материалы IV конференции инструментальщиков Западного Урала. Изд-во Пермского политехнического института. Пермь 1967, с.74-75], що містить корпус, у якому розміщені кінематично зв'язані між собою механізм подачі стола для закріплення зразка, виконаного із зв'язки з закріпленими в ній абразивними зернами і механізм навантаження абразивних зерен з робочим елементом, а також датчики для вимірювання міцності утримання абразивних зерен у зв'язці, при цьому кінематичний зв'язок між цими механізмами здійснюється шляхом жорсткої подачі "проорювання" робочим елементом смуги поверхневого шару алмазовмісного зразка а вимірювання сил здійснюється шляхом посилення і запису електричного сигналу, що виникає у тензометричній оправці, на якій закріплено робочий елемент. Основним недоліком згаданого пристрою для вимірювання сили утримання зерна у зв'язці є дуже низька достовірність результатів. Судячи з наведених даних, глибина занурення робочого елемента в процесі "проорювання" повинна дорівнювати розміру алмазного зерна, тобто приблизно 0,1 мм. В таких умовах ймовірність здійснення "проорювання" дуже мала, особливо для зразків на металічних зв'язках. Скоріше за все, тут має місце процес пружного дряпання з відскоками робочого елемента по нерівностям поверхні зразка, що ніяк не відображає утримання зерен у зв'язці. До того ж, наведені результати вимірювання пікових зусиль явно перевищують стандартні сили руйнування абразивних зерен, які використовувались в зразках, що випробовувались. Відомий найбільш близький за технічною суттю до пристрою, що заявляється, пристрій для вимірювання міцності утримання абразивних зерен у зв'язці [див. патент України №8146, МПК7 G01N33/40, опубл. П.В. №7, 15.07.05р.], що містить корпус, у якому розміщені кінематично зв'язані між собою механізм подачі стола для закріплення зразка, виконаного із зв'язки з закріпленими в ній абразивними зернами і механізм навантаження абразивних зерен з робочим елементом, при цьому кінематичний зв'язок між механізмом подачі стола для закріплення зразка і механізмом навантаження виконано у вигляді коромисла, на одному з плеч якого закріплено робочий елемент, між плечами коромисла виконано виступ, що має можливість взаємодії із введеним у пристрій, закріпленим на корпусі пружним елементом, який, в свою чергу, має можливість взаємодії з механізмом навантаження, друге плече коромисла зв'язане з механізмом зворотного ходу механізму навантаження, виступ коромисла і механізм навантаження контактують з пружним елементом по криволінійній поверхні; механізм зворотного ходу має датчик реверсу, який являє собою пневмоелектричний контакт; датчики вимірювання міцності утримання абразивних зерен у зв'язці зв'язані з вбудованою в комп'ютер платою збору і обробки аналогової інформації. Недоліком описаного пристрою є можливість здійснення процесу в умовах статичного навантаження, що не відповідає реальним умовам використання абразивного інструменту, тому достовірність визначення міцності утримання абразивних зерен у зв'язці абразивного інструменту недостатня. В основу корисної моделі покладено завдання такого удосконалення пристрою для вимірювання сили утримання зерна у зв'язці, у якому за рахунок пропонованого кінематичного зв'язку між елементами пристрою і нового виконання механізму подачі стола забезпечується динамічне навантаження окремого абразивного зерна у зв'язці при відтворенні практично реальних умов навантаження в процесі шліфування, що сприятиме підвищенню достовірності визначення міцності утримання абразивних зерен у зв'язці абразивного інструменту, а використання комп'ютеризованої системи збору і обробки аналогової інформації, похибка якої при квантуванні вхідного сигналу не перебільшує 0,1 %, забезпечує максимально високу достовірність визначення міцності утримання абразивних зерен у зв'язці абразивного інструменту. Для цього у пристрої для вимірювання міцності утримання абразивних зерен у зв'язці, що містить корпус, у якому розміщені кінематично зв'язані між собою механізм подачі стола для закріплення зразка, виконаного із зв'язки з закріпленими в ній абразивними зернами і механізм навантаження абразивних зерен з робочим елементом, згідно корисної моделі стіл для закріплення зразка оснащено зв'язаним з вимірювальним блоком динамометром, який являє собою консольну конструкцію, на вільному кінці якої знаходиться зразок, а кінематичний зв'язок між механізмом подачі стола для закріплення зразка і механізмом навантаження абразивних зерен виконано у вигляді встановленого на валу двигуна кулачка і коромисла, яке одним плечем через ролик взаємодіє з кулачком, а другим - з пружним елементом пантографа, на вільному кінці якого міститься робочий елемент, оптимальним при цьому є, коли вал двигуна кулачка кінематично зв'язаний з механізмом автоматичного відключення його обертання в момент вириву абразивного зерна із зв'язки; пристрій оснащено механізмом визначення кількості обертів вала кулачка, який складається із закріпленого на валу диска, твірна поверхня якого в напрямку обертання виконана напіввідбивальною, зв'язаного з оптичною парою фотодіодів, які в свою чергу зв'язані з вимірювальним блоком. Причинно-наслідковий зв'язок між пропонованою сукупністю ознак і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Завдяки пропонованому виконанню кінематичного зв'язку між механізмом подачі стола для закріплення зразка і механізмом навантаження забезпечується динамічне навантаження окремого абразивного зерна у зв'язці при відтворенні практично реальних умов експлуатації абразивного інструменту, внаслідок чого підвищується достовірність визначення міцності утримання абразивних зерен у зв'язці абразивного інструменту, а при використанні комп'ютеризованої системи збору і обробки аналогової інформації, похибка якої при квантуванні вхідного сигналу не перебільшує 0,1 %, забезпечується ще більш висока достовірність визначення міцності утримання абразивних зерен у зв'язці абразивного інструменту. Корисну модель проілюстровано кресленням, де представлено загальний вигляд пристрою для визначення міцності утримання абразивних зерен у зв'язці. Пристрій для визначення міцності утримання абразивних зерен у зв'язці містить корпус 1, у якому розміщені кінематично зв'язані між собою механізм подачі стола 2 для закріплення зразка 3, виконаного із зв'язки з закріпленими в ній абразивними зернами, на вільному кінці динамометра 4, який представляє собою консольну конструкцію і розміщено на столі 2, механізм навантаження абразивних зерен 5 з робочим елементом 6, який приводиться у рух електродвигуном 7, а кінематичний зв'язок між механізмом подачі стола 2 для закріплення зразка 3 і механізмом навантаження абразивних зерен 5 виконано у вигляді встановленого на валу 8 кулачка 9 і коромисла 10, яке одним плечем через ролик 11 взаємодіє з кулачком 9, а другим - з пружним елементом пантографа 12, на вільному кінці якого міститься робочий елемент 6, в якості якого використано твердосплавний індентор, вал електродвигуна 7 кінематично зв'язаний з механізмом автоматичного відключення його обертання в момент вириву абразивного зерна із зв'язки контактною парою 13; пристрій оснащено механізмом визначення кількості обертів вала 8 кулачка 9, який складається із закріпленого на валу 8 електродвигуна 7, диска 14, твірна поверхня якого в напрямку обертання виконана напіввідбивальною, зв'язаного з оптичною парою фотодіодів 15, які в свою чергу зв'язані із вимірювальним блоком 16, пристрій оснащено також комп'ютеризованою системою збору і обробки аналогової інформації. За допомогою цифрової камери 18, встановленої на мікроскопі 17 проводиться візуальне спостереження за процесом навантаження. Пропонований пристрій працює так. Зразок 3 з закріпленими у зв'язці абразивними зернами встановлюється на вільному кінці динамометра 4, який розміщено на столі 2 та за допомогою механізму подачі стола 2, орієнтується відносно робочого елемента 6 в полі зору мікроскопу. За допомогою цифрової камери 18, встановленої на мікроскопі 17 проводиться візуальне спостереження за процесом навантаження. Робоче навантаження створюється шляхом попереднього стиснення пружного елемента пантографа 12, а циклічність - періодичним відведенням пантографа 12 за допомогою кулачка 9, ролика 11 та коромисла 10. Частота навантаження задається числом обертів вала 8 кулачка 9 та кількістю виступів на останньому і складає 20 Гц, а сила навантаження - ступенем натягу пружного елемента пантографа 12 та горизонтальним переміщенням механизма навантаження абразивних зерен 5 і складає 25 Н. Сила навантаження фіксується динамометром 4 та передається у вимірювальний блок 16. Робота пристрою продовжується до моменту вириву абразивного зерна із зв'язки та фіксується зупинкою процесу навантаження за допомогою механізму автоматичного відключення розривом контактної пари 13. Після встановлення сили навантаження за допомогою механізму визначення кількості обертів вала 8 кулачка 9 та спеціальної програми проводиться облік кількості циклів навантаження до моменту вириву абразивного зерна із зв'язки та фіксується загальний час експерименту. Після вириву абразивного зерна програма фіксує отримані експериментальні дані та зберігає їх у файл для подальшої обробки.