Устройство для испытания токарных станков Советский патент 1984 года по МПК B23B25/06 

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано при комплексных испытаниях станков на надежность и долговечность.

Известно устройство для определения радиальной динамической жесткости металлорежущих станков с электромагнитным преобразователем, содержащим закрепленный на суппорте магнитопровод с обмоткой возбуждения, электрически соединенный с блоком управления, и якорь, укрепленный В шпинделе

Недостатком известного устройства является применение для заданной пространственной ориентации силового вектора щихтованной шпонки, укрепленной на гладком |якоре, что исключает возможность создания при вращающемся шпинделе фиксированной по ориентации и точке приложения нафузки, характерной для токарных и круглошлифова,1ьных станков. Выверка направления приложения нагрузки связана с поворотом шпинделя станка и дальнейшей его фиксацией, что приводит к относительно большим затратам времени и снижает испытания станка. Кроме того, установка нагрузочного устройства на столе или суппорте стайка предполагает его большие габариты, причем магнитный поток при работе устройства замыкается через металлические части суппорта или стола, а не через воздушный зазор, имеющий неизмеримо большее магнитное сопротивление, что снижает эффективность работы устройства.

Ц;мью изобретения является сокращение ьремени, повышение точности испытаний ; путем их автоматизации и приближения к реальным условиям работы станка, а также уменьшение габаритов устройства.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем якорь, выполненный в виде гладкого цилиндра и установле1шый в шпиндельном узле, электромагнитную систему с магнитопроводом и обмотками возбуждения, установленную на суппорте станка, и блок управления, магнитопровод выполнен в виде замкнутого многополюсного статора, концентрично охватывающего якорь, полюсы л|агнитопровода равномерно рас положены по его окружности, на полюсах расположены обмотки возбуждения, которые связаны электрически с первым выходом блока управления через введенный в устройство дкухгалетный коммутатор с возможностью попарного подключения обмоток возбуждения к блоку управления, причем подвижные контакты коммутатора снабжены электродвигателями, подключенными соответственно к второму и третьему выходам блока управления.

Конструктивное исполнение сердечника в виде круглого многополюсного статора позволяет увеличить полезно используемое сечение магнитопроводящих элементов устройства и сводит к минимуму габариты сердечника, его металлоемкость и потери магнитной энергии из-за рассеивания магнитных потоков.

Кроме того, расположение полюсов по окружности статора и снабжение каждого полюса обмоткой возбуждения позволяет моделировать в пределах окружности силовой вектор фиксированного напряжения

при вращающемся шпинделе. Это повышает точность испытаний, приближая их к реальным условиям эксплуатации станков.

Связь обмоток возбуждения с выходом блока управления через введенный в уст5 ройство коммутатор, подвижные контакты которого соединены через электродвигатели с другим выходом блока управления, позволяет автоматизировать процесс моделирования во всем пространственном спектре и сократить время испытаний.

0 На чертеже представлена схема устройства.

Устройство содержит якорь 1, выполненный в виде гладкого цилиндра, закрепленного в шпиндельном узле. Сердечник 2,

5 выполненный в виде замкнутого многополюсного статора, установлен с зазором концентрично якорю и охватывает его. Полюса 3 сердечника выполнены Т-образной формы и снабжены катушками 4 возбуждения. Сердечник 2 установлен в круглом тонко0 стенном корпусе 5, закрепленном через державку б в резцедержке 7 на суппорте 8 станка.

Обмотки 4 возбуждения электрически соединены с полюсами галет 9 и 10 коммутатора 11, замыкаемыми через подвижные

5 контакты 12 и 13 и питающие контакты 14 и 15 на первый выход блока 16 управления, представляющего собой мини-ЭВМ, например «Искра-1256, оснащенную цифроаналоговым преобразователем и усилителем

0 мощности выходного сигнала. Подвижные контакты 12 и 13 кинематически связаны соответственно с электродвигателями 17 и 18, например шаговыми типа ШД 5Д1М-43, электрически соединенными со вторым и третьим выходом блока 16 управления.

Устройство работает отедуюшим образом.

С выхода блока управления подается напряжение Ug на обмотки 4 возбуждения. С другого выхода подаются сигналы управ0 ления по углу поворота на электродвигатели 17 и 18. Пропорционально сигналу происходит поворот на углы , у подвижных контактов 12 и 13 и галет 9 и 10. При этом через соответствующие углам fj и контакты входное напряжение U подается на

5 определенные углами fj , и fj обмотки полюсов. Магнитный поток, замыкаясь через зазоры между якорем и полюсам и, создает силовые взаимодействия Р и Р между

якорями и сердечником. Результирующая сила определяется векторной суммой Р PI + РЗ. Ее величина регулируется по программе от блока 16 управления величиной подводимого напряжения UB, а направление - подключаемыми полюсами или углами fi , 2 поворотаг валов электродвигателей 17 и 18.

При испытании, отражающем эксплуатационные нагрузки на станок, процесс регулирования входного напряжения UBX осуществляется следующим образом. В память мини-ЭВМ вводится информация о гистограмме распределения эксплуатационных нагрузок. Данная информация представляет собой двухмерный массив чисел, где для каждого интервала нагрузок определена плотность относительной частоты попадания, которую необходимо реализовать в процессе испытания станка. Программным методом осуществляется преобразование указанных гистограмм к виду эмпирической функции распределения. Далее происходит обращение к программе генерирования псевдослучайных чисел, равномерно распределенных в интервале от О до 1.

Путем перемножения псевдослучайного числа на максимум эмпирической функции распределения определяется число, которое находится в интервале от О до максимума эмпирической функции распределения. Соответствующий этому числу интервал нагрузок является искомым, среднее значение нагрузок по данному интервалу реализуется на выходе мини-ЭВМ в виде уровня управляющего сигнала.

После формирования ЭВМ управляющих сигналов в цифрово.м виде цифро-аналоговый преобразователь выдает по каналу управ.тения величиной силы электрический сигнал, который усиливается и подается в виде входного напряжения.

Многократное повторение описанной процедуры формирования управляющих сигналов на выходе блока 16 управления позволяет воссоздать при испытании станка закон распределения эксплуатационных нагрузок.

Конструктивное исполнение устройства позволяет сократить время испытаний путем программного нагружения и повысить их точность путем приближения к реальным условиям эксплуатации токарных станков при уменьщении габаритов устройства.

Испытания устройства показали сокращение длительности регулирования нагрузок примерно в 1,5 раза при двойном сокращении габаритов. Точность испытаний токарных станков при вращающемся щнинделе повыщается в среднем на 20%.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПБ1ТАНИЯ ТОКАРНЫХ СТАНКОВ, содержащее якорь, выполненный в виде гладкого цилиндра и установленный в шпиндельном узле, электромагнитную систему с магнитогфоводом и обмотками возбуждения, установлен11ую на суппорте станка, и блок управления, отличающееся тем, что, с не.чыо сокращения времени, повышения точности испытаний и уменьшения габаритов устройства, магиитопровод выполнен в виде за.мкнугого .многополюсного статора, концентричио о.хватывающего якорь, полюсы маг11итонровода равномерно расположены по его окружности, на полюсах расположены обмотки возбуждения, которые связаны электрически с первым вы.ходом блока управления через введенный в устройство двухгалег1 ый ко.ммутатор с возможностью поnapiiDio подключения обмоток возбуждения к б.ижу управления, причем подвижные контакты коммутатора снабжены электродвигатслями, нодключенны.ми соответственно к второму н третьему выходам блока S )Вления. S (Л ГС со