СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ МИКРОРЕЗАНИЯ Российский патент 1998 года по МПК G01L1/04 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к области измерения силы микрорезания.

Известен способ определения силы микрорезания, в котором режущий инструмент, закрепленный на маятнике разгоняют с помощью ускорителя в виде пружины до заданной скорости резания. После контакта с образцом, закрепленным на подвижном устройстве измеряют величину поступательной скорости, приобретаемую подвижным устройством под действием силы микрорезания и длину реза. Используя полученные величины, определяют силу микрорезания из условия равенства импульса силы и изменения количества движения подвижного устройства с образцом [1]
Однако, известный способ не обеспечивает высокой точности измерения из-за сил трения колесного подвижного устройства.

Предлагаемый способ направлен на повышение точности измерения силы микрорезания. Это достигается тем, что режущий инструмент в виде абразивного зерна, закрепленного на диске с помощью ускорителя, разгоняют до заданной скорости резания, сообщают ему поперечную подачу (в направлении, перпендикулярном скорости резания) и совершают единичный акт микрорезания. Силу микрорезания определяют по углу отклонения маятника, на вершине которого закреплен образец, и по длине реза на образце.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема устройства для определения силы микрорезания; на фиг. 2 геометрическая схема определения высоты поднятия центра тяжести маятникового устройства.

Позиции на чертеже обозначают: абразивное зерно 1; диск 2; образец - 3; масса 4; держатель 5; стержень 6; шарнир 7.

Предлагаемый способ определения силы микрорезания реализован следующим образом. Режущий инструмент, в данном случае абразивное зерно 1, закреплен на диске 2, разгоняют при помощи ускорителя до заданной скорости резания. Для контакта с образцом 3, закрепленном на держателе 5, режущему инструменту сообщают поперечную подачу (в направлении, перпендикулярном скорости резания). В момент прохождения зерна 1 над образцом 3 происходит единичный акт микрорезания. Импульс силы микрорезания передается через образец 3 на маятниковое устройство, состоящее из держателя 5, стержня 6, массы 4 и шарнира 7. Под действием силы микрорезания маятник отклоняется на соответствующий угол ϕ, величину которого измеряют при помощи фотоэлемента, также измеряют длину реза на образце.

Время взаимодействия режущего инструмента с образцом.

t L /1000 V_кр (1)
где l длина реза; V_кр скорость режущего инструмента.

Из уравнения динамики
dW//dt=Pl /I_пр (2)
получаем
W Plt/I_пр (3)
где W мгновенная угловая скорость; I_пр приведенный момент инерции маятникового устройства.

Условие перехода кинетической энергии в потенциальную имеет вид:
DK = ΔП (4)
где ΔK приращение кинетической энергии;
ΔП приращение потенциальной энергии;
ΔK = I_прW²; ΔП = mΔhg (5)
здесь m масса маятникового устройства;
Δh высота перемещения центра тяжести маятникового устройства при его максимальном отклонении;
g ускорение свободного падения.

Тогда из формул (4) и (5) получаем:
I_прW²/2 = mΔhg (6)

Из выражения (3) получаем
P=WI_пр/ lt (8)
Формула для расчета силы микрорезания

где Δh (фиг.2) рассчитывают через измеренный угол;
Δh = lc(1-cosϕ) (10)
здесь lc расстояние между осью шарнира и центром тяжести.

Сущность изобретения: для получения единичного реза вращающемуся со скоростью резания диску, на котором закреплен режущий инструмент, сообщают подачу в направлении, перпендикулярном скорости резания. После контакта режущего инструмента с образцом, закрепленном на держателе, импульс силы микрорезания передается на маятниковое устройство, состоящее из держателя, стержня, массы и шарнира. Под действием силы микрорезания маятниковое устройство отклоняется на соответствующий угол ϕ , величину которого измеряют. Измеряют также длину реза на образце. Используя полученные величины, определяют силу микрорезания. 2 ил.

Способ определения силы микрорезания, в котором в качестве режущего инструмента используется абразивное зерно, отличающийся тем, что вращающемуся со скоростью резания диску с закрепленным на его поверхности абразивным зерном для контакта с образцом сообщают поперечную подачу, перпендикулярную скорости резания, а об усилии микрорезания судят по углу отклонения маятника, на вершине которого закреплен образец.