Трехкомпонентный динамометр для измерения составляющих усилия резания Советский патент 1981 года по МПК G01L5/16 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности, к обработк металлов резанием. Известна месдоза для измерения нормальной и двух касательных состав ляюпщх давления грунта, содержащая корпус, рамки с упругими шарнирами в углах, одна из которых закреплена на корпусе, а две других соединены с подвижными стержнями первой рамки, упругие элементы в виде балок и тензопреобразователи, наклеенные на упругие элементы, перемычки с упругими шарнирами на концах, выподненныгии за одно целое со стержнями рамок и соединенными с упругими элементами Наиболее близок к предлагаемому трехкомпонентный динамометр для измерения составляющих усилия резания, содержащий корпус, в котором размещен вкладыш с режущей пластинкой, установленной в силовоспринимакпцем элементе, с которым связаны упругие элементы 2. В сопрягаемых поверхностях разъема и в винтовых соединениях этого динамометра при измерении усилия резания возникает трение, вносящее погрешности в показания прибора. Цель изобретения - повьшение точности измерения. Поставленная цель достигается за счёт того,что силовоспринимающий элемент выполнен в виде пирамиды, в вершине которой размещен вкладаш, а в основании -выполнен радиатор охлаждения. На фкг.1 дан общий втзд устройства в аксонометрии на фиг.2 - общий вид силовоспринимающего элемента на фиг.З - вид сбоку; на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.З i на фиг.З вид по стрелке Б на фиг.З. Динамометр содержит корпус I« в котором, например, выфрезерованы три упругих элемента-консольныебалки 2-4, силовоспринимающий элемент 5 с закрепленным на нем в точках 6-8 вкладышем 9, режущую штастинку 10, закрепленную на вкладьше. Силовоспринимающий элемент 5 имеет форму треугольной пирами ды с углом 90 между гранями, в верши не которой установлен вкладьш 9. Вершины при основании пирамиды заканчива ются шейками 11-13, переходящими зате в лапки. Каждая из этих лапок, например, приварена к одной из консольных 6anojc 2-4. Шейки 11-13 имеют низкуто теплопроводность из-за малой площади своего поперечного сечения, и возникающее при резании тепло, вызывающее нагрев силовоспринимающего элемен та 5, практически не поступает в балки. Этим исключается и нагрев тензо.датчиков 1A-I6, наклеенных на грани балок. Кроме того, для повьгаения интенсивности отвода тепла от элемента 5 в окружающую среду в основании его выполнен радиатор 17 охлаждения воздушного или водяного (с помощью СОЖ) с отверстиями 18, пазами 19 и выступами 20. Параллельные консольные балки 3 и: 4 расположены соответственно перпен дикулярно составлякяцим Р и Р усилия peзaния а консольная балка 2 расположена перпендикулярно составляющей Устройство работает следующим образом. При действии на силовоспринимающий элемент 5 составляющих Pj( , Р , Р. J усилия резания деформир по ся консольные балки 4,2 и 3. При этом центр fA массы элемента 5 может перемещаться по дугам радиусов ) , , Г в направлении осей коордиX , Y , Z . Радиусы f , 2, соответственно являются расстоя ниями между центром М и динамическими осями вращений, проходящими через шейки П и I2J 12 и 13, Пи 13, При перемещениях силовоспринимающего элемента 5 происходят изгибные деформации шеек П-13, которые играю роль упругих двухосных шарниров. При такой кинематике движе шя погрешност показаний динамометра, возникающая при взаимном влиянии перемещений эле мента 5, определяется вепичинами стрелок дуг радиусов , 2 3 Если например, величи ы силовоспр нимающего элемента 5 в 10,100 и боле раз меньше величин указанных радиусо то взаимным влиянием этих перемещени можно пренебречь, т.к. в этом случае величины стрелок будут в 80 и более раз меньше величин перемещений. Задаваясь значе1шем допустимой погреш84 ести взаимного влияния перемещений зная диапазон измеряемых усилий, егко определить необходимые констуктивные параметры динамометра, в ом числе длину радиусов г , f ,Г. Если радиусы Y , Г, одинакоы, а все консольные балки имеют одиаковую жесткость, равную С, то опеделить допустимое измеряемое усиие (Р)или необходимый радиус (h можо по формуле: Pl cWicij;, РМСИКС де:Р -максимальное измеряемое усил окслие J-относительная погрещность - взаимного влияния перемещений силовоспринимающего элемента, равная iijlh; - допустимая погрещность взаимного влияния перемещений силовоспринимающего элемента, равная длине стрелки дуги радиуса h , Данная конструкция исключает вредные деформации кручения упругих элементов 2-4 за счет того, что силовоспринимающий элемент 5 соединен с ними посредством двухосных шарниров, роль которых играют щейки 11-13. Таким образом, предложенное устройство обладает точностью измерений и может быть использовано одновременно в качестве режущего и измерительного инструмента в станках с адаптивной системой управления. При этом техникоэкономический эффект от его использования будет определяться повышением производительности и качества обработки деталей. Формула изобретения Трехкомпонентный динамометр для измере1шя составлякнщх усилия резания, содержащий корпус, в котором размещен вкладыш с режущей пластинкой, установленной в силовоспринимающем элементе, с которым связаны упругие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, силовоапринимаквций элемен выполнен в виде пирамиды, в вершине 586 которой размещен вкладьпп, а в основании выполнен радиатор охлаждения. Источники информации, тринятые 80 внимание при экспертизе 1993 1.Авторское свидетельство СССР IP 317926, кл. 6 01 L 1/22, 13.03.68, 2.Авторское свидетельство СССР 109176, кл. Q 01 U 5/16, 14.08.56 5 (прототип).

Фи.2.