Трехкомпонентный динамометр Советский патент 1989 года по МПК G01L1/16 G01L5/16 

4

СП ел

О5

1

U51561

I Изобретение относится к обработке еталлов резанием на прецизионных taHKHX, а именно к измерительной ехнике, и может быть использовано 1пя измерения величин сил резания, возникающих при точении резцами на фчных станках.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг.1 изображен трехкомпонент- ьый динамометр, общий вид; на фиг.2 вид А на фиг.1; на фиг.З - разрез Ii-Б на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В jia фиг.1; на фиг.5 - схема измерения 15 составляющих усилия резания; на оиг.б - электрическая схема преобра- (ования трехкомпонентного динамометра; на фиг.7 - схема включения пье- зоэлементов. трехкомпонентного дина- 20

иометра.

Трехкомпонентный динамометр содержит основание 1, которое прикрепkeHO с помощью болтов ..(не показа- 1ы) к суппорту станка. С помощью зинтов 2 два корпуса 3 жестко соединены с промежуточной планкой 4 и

основанием 1.

I Резцедержавка 5, заключенная меж- U двумя корпусами 3, удерживаемая 30 te подвешенном состоянии с помощью |щариков 6 и 7, являющихся опорами, 1установленными в промежуточной план- ке 4 и основании 1, осуществляет силовое замыкание на пьезоэлектричес- 35 кие датчики 8 через шарики 9 и плас- тинки 10, являющиеся силовводящими элементами, выполненными со стороны :щариков в виде полусферы для цент-, и тральной установки шариков.40

Пьезоэлектрические датчики 8, расположенные симметрично относительно резцедержавки 5, размещены в двух корпусах 3 и ориентированы вдоль горизонтальной оси. Пьезоэлектричес- 45 кие датчики, .расположенные вдоль одной оси, объединены .в пары и включены встречно-параллельно (. Предварительное нагружение пьезоэлектрических датчиков осуществляется 50 регулировочными винтами 11 через та рики 12 и пластинки 13, являющиеся силовводящими элементами. С двух сторон к резцедержавке 5 прижимньми планками 14 прикреплены резцы 1Ь с 55 помощью винтов 16. симметричность конструкции динамометра и совмещение

вершины резца с °пиен- позволяет сделать равными коэффидиен

ты нал дер пь

ви 20 оп ос Ре ра 17 ли пр

чи

та

пЬ ви д п з с м т

0

5 0 5

ты преобразования электрических сигналов и уменьшить колебания резцедержавки в точках замыкания ее на пьезодатчики,

Для настройки динамометра служат винты 17 и 18, толкатели 19 пружины 20 и шарики 6 и 7, являющиеся также опорами резцедержавки 5. Настройку осуществляют следующим образом. Резцедержавку 5 вывешивают на опорах-шариках 6 и 7 с помощью винтов 17 и 18 и толкателей 19. Затем регу.- лировочными винтами 11 осуществляют предварительное нагружение пьезодатчиков.

Трехкомпонентный динамометр работает следующим образом.

Под действием составляющей усилия Р. резания (фиг.7) пьезодатчики, рас- пЬложенные в правой (по схеме) половине динамометра (относительно резцедержавки) будут сжиматься и на них появится отрицательный заряд, а пьезодатчики, расположенные слева относительно резцедержавки, будут разжиматься и на них также появится отрицательный заряд. Сигнал, усиленный усилителями зарядов 1-4 (фиг.6) поступает на сумматор 7, на выходе которого появляется сигнал, пропор- циональньй силе PU резания. Так как величина и знак сигнала с усилителей зарядов 1-4 одинаков, то при поступлении сигналов с усилителя заряда 1 на инвертирующий вход операционного усилителя 5 и сигнала с усилителя заряда 3 на неинвертирующий вход операционного усилителя 5 на выходе последнего будет ноль. При поступлении сигналов с усилителей зарядов 2 и 4 на операционньй усилитель 6 динамометр работает аналорйчно. Пол действием

составляющей усилия Р резания (фиг. 6-) на верхней (по схеме) паре пьезодатчиков появится положительный заряд, так как верхний правый пьезоэлектрический датчик-будет раз жиматься, а верхний левый - сжиматься. На нижней (по схеме) паре пьезодатчиков появится отрицательный заряд, так как нижний правый пьзоэлектрический датчик будет сжимат ся а нижний левый - разжиматься. Сигнал с верхней пары пьезодатчиков поступает на усилитель зарядов 1, а с нижней - на усилитель зарядов J. С усилителей зарядов 1 и 3 сигналы, равные по величине.но разные по зна

3145

ку, поступая на сумматор 7, складываются, в результате чего на выходе сумматора будет ноль, при поступлении этих же сигналов на инвертирующий и неинвертирующий входы операционного усилителя 5 эти сигналы складыва-; ются, в результате чего на выходе операционного усилителя 5 появится сумма этих сигналов - напряжение, пропорциональное величине действующей силы Pj. Аналогично для составляющей силы РХ резаний на выходе операционного усилителя 6 появится напряжение, пропорциональное величине действия этой силы. Следовательно, при резании на выходе операционного усилителя 5 появляется напряжение, пропорциональное величине составляющей силы Р резания, на выходе опера- ционного усилителя 6 - Р и на выходе операционного усилителя - сумматора 7 - Р. формула изобретения

Трехкомпонентньй динамометр, содержащий основание, на котором зак

0

56

о

5

25

1

реплен корпус, в котором расположены пьезодатчики, подключенные к электрической измерительной цепи и взаимодействующие через силовводящие эле-, менты с резцедержавкой, закрепленной на опорах в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающийся тем, что, с целью повыще- ния точности, в него введена планка, резцедержавка снабжена четырьмя выступами, расположенными крестообразно, оси которых совпадают с осями симметрии динамометра, а корпус выполнен из двух одинаковых частей, расположенных симметрично относительно выступов и закрепленных на основании . и между собой с помощью планки, пьезодатчики расположены симметрично относительно выступов в разных частях корпуса и соединены для каждого выступа попарно и встречно-параллельно, причем юс оси чувствительности параллельны продольной оси резцедер - жателя,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величин сил резания, возникающих при точении на станках. Целью изобретения является повышение точности. Цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены пьезодатчики и планка, а резцедержавка снабжена четырьмя выступами, расположенными крестообразно и воздействующими на пьезодатчики, расположенные по разные стороны выступов в двух частях корпуса, закрепленных с помощью планки на основании. Оси чувствительности пьезодатчиков расположены параллельно продольной оси резцедержателя, а сами пьезодатчики для каждого выступа соединены попарно и встречно-параллельно и включены в измерительную схему, выходной сигнал которой пропорционален величине силы, действующей на резцедержатель. 7 ил. S (Л

1 Г.

.

ИИ

0U3.f

(ри.З

16

го

i/a4

1

.

фие.6