Устройство для измерения составляющих силы резания Советский патент 1978 года по МПК G01L5/16 

сбоку на фиг. 2 - то .же, виц сверху; на фиг.З-сечение А-А фиг.1; на фнг.4 -система г сил, учитываемых при измерении нормально составлякхцей силы Pj резания; на фиг. 5 система сил, . учитываемых при измерении составляющей силы Ру резания. Устройство содержит корпус 1 с двумя жестко связанными заодно с ним упругими элементами, вьшолненными в виде верхней и нижней консольных планок 2 и 3, на ко- торых закреплены режущие пластины 4 и 5, соприкасающиеся по линии разъема 6 . и образующие разрезной резец 7, и силоизмерительные элементы 8 и 9 с наклеенным на них тензодатчиками 10 и 11 для измер ния нормальных и касательных силы Pj, и Ру резания, подключенными через усилитель к регистратору (на чертеже не показаны). Силоизмерительный элемент 8 с наклееннь1ми на него тензодатчиками 1О для измерения нормальных силы Ру резания с помощью штифта 12 установлен вертикальн (по оси 2 ) в расточке 13 верхней и нижней планок 2 и 3. Силоизмерительный элемент 9, упирающийся в верхнюю планку 2, с наклеенньтми на него тензодатчиками 11 для измерения касательных силы Ру резания установлен в -корпусе 1 оси у , Верхняя планка 2 вьшолнена по жесткос ти в направлении вертикальной оси Z , в два раза большей, чем нижняя планка 3. Устройство с помощью двух отверстий 14 крепится к державке (на чертеже не по казана), которая устанавливается в резцедержателе станка (на чертеже не показан), Определение составлякадих усилия резания с помощью устройства производится на основании нижеследующих аналитических зависимостей. В условиях свободного резания на резец действует плоская система сил. Когда на активном участке контакта задней грани резца с изделием задний угол ot- практичес ки равен нулю ( оС. О), вертикальная сое- силы Ру резания равна: тавляющая J Ncosj - Fsin j. F a горизонтальная составляющая силы F резания (см. фиг. 5) равна: Py-Fcosj. - Msin Nj где: If - нормальная силы, гействукииая на передней грани; J - касательная силы, действуюшая на передней грани; f - касат ;льная силы, действукяоая на зацней грани; Nj - нормальная силь, действующая на задней грани; fjn - передний угол режущей части. Решив указанные уравнения относительно неизвестных N и F, получим: N()cosi -CPy-N lstnjF(,6tni- 4- (Py-Mi cosj. Силы PX , Ру . Nj и F определяются с помощью устройства экспериментально. Для этого на заготовке вытачивается ряд кольцевьк прямоугольных выступов шири« ной Ъ. Для измерения составляющих, усилия резания режущую часть устройства сна- чала затачивают по условию л Сц (здесь - ширина фаски на пластине 4 по передней грани, а Е - длина контакта стружки с передней гсанью, определяемая заранее опытным/путем). Проводится первое измерение. При этом стружка, опираясь только на режущую пластину 5 и планку 3, благодаря разъему 6, отжимает их вниз. Вследствие жесткости планки 2 в силоизмерительном элементе 8 возникают напряжения растяжения, которые передаются «ензодатчику 10. Так определяется , вертикальная, составляющая силы Р- резания. Выделение и замер касательной силы F. осуществляется по известной методике. Согласно этой методике, при установившемся резании производится быстрое выключение подачи. При этом срезаемый слой снимается до нуля, но устройство не разгружается полностью, так как остается касательная силы FJ , которая фиксируется тензодатчиком 10. Вследствие того, что вертикальная сосавляющая Р., примерно в 1,4 раза болье горизонтальной составляющей Ру , в&ичина упругой деформации системы по оси Во столько же раз больше, чем по оси , и поэтому воздействия на пластину 4 о стороны пластины 5 не будет. Кроме того, тому способствует значительная жесткость ижней планки 3 с пластиной 5 в направении оси у . Вследствие этого в датчике 1 сигнала не будет. После Первого измерения режущая часть тачивается по задней грани 15 на А, , при втором опыте часть контакта стружки передней гранью переходит на пластину 4. то приводит к перераспределению нагрузки а пластинах 4 и 5, т.е. к снижению напряений в силоизмерительном элементе 8 и оявлению касательньа составляющих на планке 2, что будет зафиксировано силоизм рительным элементом 9. Проведя ряд опытов с постоянно уменьшающейся фаской 6д на величину дЕ , по лучим ряд значений нормальной силы ftf и касательной силы F. Нормальная составляющая на задней грани резца будет выделена и определена по той же методике, -что и F ,, когда резец будет заточен так, чтобы t-i была больше 8j5 (где . - ширина фаски на пла тине 4 по задней грани, лUА - длина контакта изделия с задней гранью резца, определяемая заранее onbiTHbrM путем), .Использование устройства позволяет по- высить чувствительность и точность измерения. Кроме того, сокращается время его наладки, так как не требуется регулировка зазора между режущими пластинами, а отс ствие зазора между ними обеспечивает получение более точных эпюр распределения нормальных и касательных напряжений на гранях резца. Формула изобретения Устройство для измерения составляющих силы резания, содержащее корпус, на KOTop смонтированы разрезной резец с режущими пластинами, соприкасакнцимися по линии разъема и закрепленными на утфугих элементах, и силоизмерительные элементы с наклеенными на них тензодатчиками для измерения нормальных и касательньпс сил резания, подключенными через усилитель к регистратору, отличающееся тем, что,, с целью повышения чувствительности и точности измерения, упругие элементы в нем выполнены в виде жестко прикрепленных к корпусу верхней и нижней консольных планок, в свободных концах которых выполнена расточка,в последней установлен силоизмарительный элемент с тензодатчиками для измерения нормальных сил резания, причем верхняя-консольная планка выполнена с жесткостью в направлении вертикальной оси, в два раза большей, чем нижняя планка. Источники информации, принятые во внимайие при экспертизе: свидетельство СССР 1,Авторское G 01 L 5/16, 24.04,67, N9 221363, кл, свидетельство СССР 2,Авторское 6 01 t. 1/04, 21,10,68, № 258677, кл, свидетельство СССР 3,Авторское G 01 Ц 5/16, 08,09,66, № 363878, кл, свидетельство СССР 4,Авторское G-Ol Lt 1/04, 18.04,73 № 448940, кл.

//