Багатокомпонентний динамометр для вимірювання складових сили різання

Реферат: Багатокомпонентний динамометр для вимірювання складових сили різання містить корпус, споряджений пружними елементами і торцевим пазом для установки інструментальної оснастки (інструменту). Корпус виконаний у вигляді двомодульної конструкції, перший модуль якої розміщений на посадочному місці різцетримача верстата і виконаний у вигляді балки, а другий модуль - у вигляді пружної рамної системи з верхніми і нижніми пружними елементами, у яких передбачені вузлові точки для вимірювання і реєстрації радіальної, осьової та тангенціальної складових сили різання. UA 94828 U (12) UA 94828 U UA 94828 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі металообробного обладнання, зокрема до допоміжних пристроїв, і може бути використана для вимірювання складових сили обробки в процесах виготовлення деталей на металорізальних верстатах. Інтенсифікації технологічних процесів механообробки перешкоджає недостатній рівень інформації про величину сил, які виникають в ході операцій різання. Відомий багатокомпонентний давач сил і моментів, що містить силосприймальну частину, зв'язану з паралельною їй основою шістьма стержнями з тензорезисторами, при цьому стержні виконані з прямокутним перерізом та однаковими за довжиною і скріплені із силосприймальною частиною та основою за допомогою третіх елементів, крім того стержні встановлені під кутом 108-120° та об'єднані у пари, а довжина стержнів дорівнює або є більшою потрійної більшої сторони перерізу стержня, до того ж на протилежних сторонах кожного стержня вздовж його осі в середній частині наклеєні тензорезистори, які перетворюють деформацію розтягнення-стиску стержня у зміну свого омічного опору [Див. АС СРСР № 1747961 МПК В36В 25/06 1992 p.]. Недоліком такого давача є складність конструкції та технології виготовлення. Відомий також динамометричний пристрій, що містить корпус-тримач з спорядженими опорними фланцями конічними хвостиками, при цьому фланці з'єднані з вершинами конусів пружними перемичками, крім того пристрій містить вкриті водозахисними еластичними кожухами давачі, які встановлені з можливістю взаємодії з тримачем по осях X, Y, Z і розташовані ці давачі у притискних стаканах, зв'язаних з корпусом зовнішньою різьбою, а тримач виконаний П-подібної форми, в одну його консоль вмонтовано привідний вал з пелюстковою муфтою на вхідній стороні та з опорною п'ятою або центром на вихідній, а у другу консоль встановлений співвісно валу гвинт із притискною п'ятою та контргайкою з зовнішньої сторони, при цьому притискна п'ята змонтована з можливістю обертання, а тримач оснащений електропровідним екраном, наприклад, з металевого ворсу, з можливістю контакту останнього з оброблювальною поверхнею виробу [Див. Декл. пат. України на винахід № 21843 МПК В23Q 17/09,2006 p.].Недоліком такого динамометричного пристрою є складність конструкції, а через це і вартісна технологія виготовлення. Найбільш близьким за технічною суттю до корисної моделі, що заявляється, є багатокомпонентний давач сили різання, що забезпечений призначеним для установки в торцевому пазу корпуса модульного інструментального оснащення в площині роз'єму, пружним елементом у вигляді кільця, на половині висоти якого виконані симетрично відносно один одного в площині, перпендикулярній вертикальній осі кільця, плоскі балки, і вузлами введення сили, розміщеними всередині балок, при цьому кільце нижньою стороною спирається на чотири опорних виступи, а тензорезистори розміщені на протилежних сторонах кожної балки і з'єднані у гальванічні незалежні мостові ланцюги [Див. пат. РФ № 2455121 МПК В23В 25/06, 2012 р.]. Суттєвим недоліком цього пристрою є складність конструкції, яка не виключає взаємовплив складових сили різання, а через це недостатньо підвищує точність вимірів та надає можливість здійснювати виміри лише у вузькому діапазоні вимірювальних значень. Задачею, на вирішення якого спрямована корисна модель, що заявляється, є спрощення конструкції та технології виготовлення, а також підвищення точності вимірів шляхом оптимізації позиціонування оброблювальної оснастки (інструменту) відносно заготовки та змін у конструкції. Поставлена задача вирішується таким чином. У відомому багатокомпонентному динамометрі для вимірювання складових сили різання, що містить корпус, споряджений пружними елементами і торцевим пазом для установки інструментальної оснастки (інструменту), згідно з корисною моделлю, що заявляється, корпус виконаний у вигляді двомодульної конструкції, перший модуль якої розміщений на посадочному місці різцетримача верстата і виконаний у вигляді балки, а другий модуль - у вигляді пружної рамної системи з верхніми і нижніми пружними елементами, у яких передбачені вузлові точки для вимірювання і реєстрації радіальної, осьової та тангенціальної складових сили різання. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, що додаються. На кресленнях зображено: фіг. 1 - багатокомпонентний динамометр для вимірювання складових сили різання головний вигляд, на фіг. 2 - його вигляд збоку, а на фіг. 3 - його вигляд зверху. Багатокомпонентний динамометр для вимірювання складових сили різання містить два модулі: монтажний - І, що призначений для закріплення на верстаті, та силовий - II. Монтажний модуль багатокомпонентного динамометра для вимірювання складових сили різання виконаний у вигляді балки 1, яка розміщена на посадочному місці різцетримача металооброблювального верстата та закріплена крізь ступінчастий отвір 2 кріпильними елементами, а у силовому модулі, зокрема в його отворі 3, розміщена інструментальна оснастка 4, наприклад різець, 1 UA 94828 U 5 10 15 20 25 закріплений гвинтами 5. Силовий модуль 2 багатокомпонентного динамометра для вимірювання складових сили різання виконаний як комбінована пружна рамна передавальна система із зовнішніми нижніми 6 та верхніми 7 пружними елементами, вузлові точки 8, 9, 10 якого призначені для реєстрації зміни напружень, спричинених радіальною, осьовою та тангенціальною складовими сили різання відповідно. Багатокомпонентний динамометр для вимірювання складових сили різання працює таким чином. Під час виконання механообробної операції сила різання сприймається через інструмент 4 силовим модулем II, де відбуваються реєстрація складових сили обробки. Радіальна частина сили різання Рy сприйматиметься комбінованою пружною рамною передавальною системою із зовнішніми нижніми 6 та верхніми 7 пружними елементами. При стисканні зовнішніх нижніх 6 та верхніх 7 пружних елементів, у вузлових точках 8 спостерігається деформація розтягу, величина якої характеризує величину радіальної складової сили різання. Осьова складова Pz створює згинальний момент, в результаті чого зовнішні верхні 7 пружні елементи розтягуються, а зовнішні нижні 6 пружні елементи стискаються. Вузлові точки 9, в яких спостерігається напруження, що характеризує осьову складову обробки, розміщуються на тих самих гранях зовнішніх нижніх 6 та верхніх 7 пружних елементів, що і вузлові точки 8, причому у вузлових точках верхніх 7 пружних елементів генеруються напруження, однакові за величиною і протилежні за знаком з напруженням, що генеруються у вузлових зовнішніх нижніх 6 пружних елементах. Третя складова Рx, відносно Рy Pz, є тангенціальною силою. Напруження, які характеризують тангенціальну складову сили різання, генеруються під час деформації зовнішніх нижніх 6 та верхніх 7 пружних елементів на їх похилих гранях, де знаходяться вузлові точки 10. Для реєстрації може бути використана і різниця напружень у вузлових точках на зовнішніх боках нижніх 6 та верхніх 7 пружних елементів. Технічне рішення, що заявляється, дозволяє суттєво спростити конструкцію, розширити функціональні можливості за рахунок забезпечення розміщення в корпусі інструментальної оснастки та давачів сили різання при використанні на металооброблювальних верстатах з автоматичною зміною інструменту. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Багатокомпонентний динамометр для вимірювання складових сили різання, що містить корпус, споряджений пружними елементами і торцевим пазом для установки інструментальної оснастки (інструменту), який відрізняється тим, що корпус виконаний у вигляді двомодульної конструкції, перший модуль якої розміщений на посадочному місці різцетримача верстата і виконаний у вигляді балки, а другий модуль - у вигляді пружної рамної системи з верхніми і нижніми пружними елементами, у яких передбачені вузлові точки для вимірювання і реєстрації радіальної, осьової та тангенціальної складових сили різання. 2 UA 94828 U 3 UA 94828 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4