Трехкомпонентный динамометр для измерения составляющих усилия резания Советский патент 1990 года по МПК G01L5/16 

Изобретение ел носится к устройствам для измерения составляющих усилий и может быть использовано для измерений составляющих силы резания при токарной обработке.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазонов измерения.

На фиг. 1 схематично показан предлагаемый динамометр в аксонометрической проекции , на фиг. 2 - один из возможных вариантов заполнения паза теплопроводном материалом и исполнения податливого элемента, свяэывающего компенсационную часть с корпусом; на фиг. 3 - схема включения

активных и компенсационных тенэореf

зисторов в измерительный полумост;

на фнг. 4 - составляющие усилия реза-

ния.

Трехкомпонентный динамометр состоит из корпуса 1, силовоспринимагащего элемента 2 с резцовым блоком 3, сило- воспринимающий элемент выполнен в ви- де трех жестко связанных между собой взаимно перпендикулярных упругих эле- ментов. В их нижней части выполнены сквозные пазы, разделяющие упругий элемент на две части. Одна часть 4 каждого упругого элемента является измерительной и связана с корпусом 1 жестко. Вторая часть 5 является компенсационной и связана с корпусом через податливый элемент 6, представляющий собой теплопроводящую, например медную пластинку, заполняющую паз между частями упругих элементов 4 и 5. На противоположных поверхностях измерительной части каждого упругого элемента наклеены последовательно соединенные активные тензоре- зисторы 7, включенные в одно плечо полумоста. Тензореэнсторы 8 наклеены на компенсационные части 5 и включен последовательно в другое плечо полумоста.

Устройство работает следующим образом.

При действии на силовоспринимаю- щий элемент 2 составляющих Рх, Ру; Г усилия резания (фиг. 4) измерительная часть 4 подвергается деформации сжатия. Эти деформации вызывают изменение сопротивления активных тензо ре-знсторов 7, которое сопровождается изменением напряжения между плечами полумоста, пропорциональным приложенной силе, так как компенсационные

с

c

0 5

0

5

0

5

1 енчорезисторы 8, наклеенные на недеформируемые части 5, не изменяют своего сопротивления. Отсутствие деформации сжатия компенсационных частей 5 обеспечивается тем, что они связаны с корпусом 1 посредством податливого элемента 6, жесткость которого более чем на два порядка меньше жесткости основной части 4. Температурные деформации упругих частей не вносят погрешности в показания динамометра, во-первых за счет того, что тепловой поток из зоны резания к корпусу 1 одинаков через измерительную 4 и компенсационную 5 части вследствие подбора поперечных сечений частей 4 и 5 и податливого элемента 6, во-вторых за счет того, что температура измерительной 4 и компенсационной 5 частей выравнивается вследствие заполнения паза теплопро- водящим материалом, например медной пластиной. Нечувствительность динамометра к изгибным деформациям обеспечивается конструкцией динамометра и схемой установки активных тензоре- зисторов 7. Например, при изгибе основной измерительной части, воспринимающей составляющую силы Ру под действием силы Рх , сопротивление активных тензорезисторов 7 не изменится, так как ось симметрии тензорезисторов совпадает с осью симметрии у деформируемой измерительной части, при изгибе той же части в направлении действия силы Pz изменения сопротивления тензорезисторов 7, наклеенных на противоположные стороны элемента 4, равны по величине и противоположны , по знаку, вследствие чего суммарное сопротивление плеча полумоста не изменится.

Таким образом, предлагаемое устройство нечувствительно к температурным и изгибным деформациям измерительных частей, вследствие чего обладает высокой точностью измерения составляющих силы резания.

Кроме того, устройство обладает высокой жесткостью и точностью измерений составляющих силы резания в широком диапазоне режимов резания и обрабатываемых материалов и может быть использовано в станках с адаптивным управлением. Формула изобретения

1. Трехкомпонентный динамометр для измерения составляющих усилия

51

резания, содержащий корпус, в котором размещен силовоспринимакнций элемент, установленный на нем вкладыш с режущей пластиной и упругие элементы с размещенными на них тензоре- знсторами, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазонов измерения, в него введен по- датпивый элемент, а силовоспринимаю- щий элемент выполнен в виде трех жестко связанных между собой взаимно перпендикулярных упругих элементов, в нижней части которых выполнены сквозные пазы, разделяющие упру432626

гий элемент на две части, причем одна часть каждого упругого элемента является измерительной и связана с корпусом жестко, а другая является компенсационной и связана с корпусом через податливый элемент.

2. Динамометр по п. 1, о т л и- Ю чающийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем выравнивания температур измерительной и компенсационной частей упругого элемента, пазы упругих элементов 15 Заполнены теплопроводящим материалом.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения составляющих силы резания при токарной обработке. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Динамометр содержит корпус 1 с силовоспринимающим элементом 2. При действии на резцовый блок 3 силовоспринимающего элемента 2 усилия резания измерительная часть 4 упругого элемента подвергается деформации сжатия. Эта деформация вызывается изменением сопротивления активных тензорезисторов 7. Так как компенсационные тензорезисторы 8 наклеены на недеформируемые компенсационные части 5, они не изменяют своего сопротивления. Отсутствие деформации сжатия компенсационных частей 5 упругих элементов обеспечивается тем, что они связаны с корпусом 1 посредством податливого элемента 6, жесткость которого более чем на два порядка меньше жесткости основной измерительной части 4. Температурные деформации упругих частей не вносят погрешности в показания динамометра за счет одинакового поступления теплового потока через подбор сечений упругих частей и за счет заполнения паза между упругими частями теплопроводящим материалом, например медью. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

фигЗ

фи%2

фиг.4