Датчик для измерения силовых параметров при точении Советский патент 1989 года по МПК B23B25/06 

Изобретение относится к станкостроению, в частности к устройствам контроля состояния режуще о инструмента.

Цель изобретения -- расширение циональных возможностей и повьинение точности за счет снижения погрещности и.- мерений, которое обуславливается более точ ной балансировкой измерительной схемы, вследствие легкого получения равной площади чувствительных элементов.

На фиг. I изображен измерительный преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - схема распределения внутренних нормальных напряжений в поперечном сечении державки под действием составляющих Я. и Р„ , на фиг. 3 - схема распределения внутренних напряжений от составляющих Р и Я„; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 3 и схема намотки этих обмоток; на фиг. 5 - схема включения обмоток измерительного преобразователя.

Датчик содержит .магнитопровод I, вы- полнен ый из стали, обладаюи1ей магнито- упруги.ми свойствами, намагничивающук обмотку 2 и измерительные обмотки 3, pa.i- мещенные на чувствительных элементах. Обмотка 2 возбуждения охватывает все сечение державки РИ, она расположена между пазами, через которые намотаны измерительные обмотки, соединенные попарно встречно.

Датчик работает следующим образом.

Ири отсутствии усилия резания в измерительных обмотках наводятся равные ЭДС. Соответствующим вк 1ючением обмоток в цепях измерения составляющих Р,- и Р, обеспечивается равенство нулю суммарных ЭДС.

Иод действием усилия резания тело державки инструмента приводится в напряженное состояние, при этом происходит перераспределение магнитного потока, создаваемого намагничивающей обмоткой, между чувствительными элемента .ми. Большая часть

сл

05

to

ОО

магнитного потока проходит через элементы, испытывающие растяжение от измеряемой составляющей силы резания, а меньшая часть потока через сжимаемые элементы, и на выходе появляется ЭДС, отличная от нуля, пропорциональная удвоенному изменению магнитной проницаемости материала державки.

Расположение пазов перпендикулярно продольной оси инструмента, а следовательно, и линиям действия измеряемых составляющих силы резания объясняется тем, что для измерений необходимо, чтобы каж дый чувствительный элемент испытывал одноименные нормальные напряжения о от измеряемой составляющей, в противном случае величина средней магнитной индукции в пределах сечения чувствительного элемента останется неизменной, так как перераспределение магнитного потока происходит в пределах сечений элементов, а не между элементами. Этим же объясняется независимость выходных сигналов для соответствующей составляющей от действия других составляющих силы резания. Например, при измерении составляю1цей Р, происходит изменение магнитной проницаемости материала чувствительных элементов, при растяжении она увеличивается, а при сжатии уменьшается, т. е. (фиг. 4)

(И i(.. -Ь Ц; UL (IH-Лц,

а следовательно, суммарная ЭДС измерительных обмоток для Р,

ср,е, - III -It- ) fl 1Ь, -h u-Ц|| ): /12Лц|.

0

5

0

5

0

От составляющей Р. в чувствительных элементах для измерения Р, изменение магнитной проницаемости не происходит вследствие того, что средняя индукция в пределах сечения элементов остается неизменной,

)1| Ц.

и поэтому

t ;., t I - (. / (ИI - И2 ) /(И + О - HJH - 0) 1( о) в этих же чувствительных элементах от составляющей Р„

ui (ii,|-in--A|.i

суммарная ЭДС измерительных обмоток для Р,

((. -(- (.ui -).12)/ (ц„-.:.i -(ii /(0)

Формула изобретения

Датчик для измерения силовых параметров при точении, содержащий магнито- провод с пазами, образующими чувствительные элементы, на каждом из которых расположена измерительная обмотка, и намагничивающую обмотку, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повыщения точности, чувствительные элементы образуются двумя пазами, выполненными перпендикулярно продольной оси токарного резца в разных сечениях, причем ось каждого паза совпадает с соответствуюгпей нейтральной линией поперечного сечения державки, а общая намагничивающая обмотка, охватывающая все сечение державки, располагается между пазами.

Изобретение относится к станкостроению, в частности к устройствам контроля состояния режущего инструмента. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности за счет снижения погрешности измерения. Под действием усилия резания тело державки режущего инструмента приводится в напряженное состояние и на выходе преобразователя появляется сигнал, пропорциональный действующей нагрузке. Выходной сигнал образуется за счет разности ЭДС, индукцируемых в измерительных обмотках при их встречном включении. Различные ЭДС индукцируются в этих обмотках вследствие перераспределения магнитного потока, создаваемого намагничивающей обмоткой, между чувствительными элементами из-за различных внутренних нормальных напряжений, возникающих от действия усилия резания. Чувствительные элементы в магнитопроводе образуются выполнением пазов, через которые наматываются измерительные обмотки. Устройство позволяет получать информацию об осевой и тангенциальной составляющих усилия резания. 5 ил.

Фа2.1

Y -

ty 6(Рг)

6fPy)

Фиг. 2

I А-А

о

2

; ,)

Фа З.З