Устройство для определения динамических характеристик металлорежущих станков Советский патент 1983 года по МПК B23B25/06 

Изобретение относится к область станкостроения и предназначено для использования в станках с изменяющимся вектором силы резания по модулю и фазе, в частности в станках расточной группы.

Известно устройство для определения динамических характеристик металлорежущих станков без применения резания, в которых имитация силовых воздействий на станок осуществляется при помощи электромагнита, имеющего обмотки постоянного и переменного тока, создаюгоие постоянную и переменную силы

В этом устройстве сердечник электромагнита с обмотками постоянного и переменного тока устанавливается на суппорт или стол станка. Вращающаяся оправка, закрепленная в шпинделе, является якорем электромагнита.

Однако это устройство имеет следующие недостатки: при работе станка силовое воздействие не изменяет своего направления и координаты точки приложения. Это не позволяет имитировать нагрузки при расточных работах, где силовое воздействие приложено в одной точке на оправке и

изменяет свое направление синхронно с вращением шпинделя.

Известно также устройство для создания радиальной нагрузки, позволяющее изменять направление силового воздействия синхронно с вращением . .шпинделя. В этом устройстве сердечник выполнен в виде двух щек с перемычкой. На перемычку установлены

10 соответствующие обмотки постоянного и переменного тока. В щеках сердечника соосные цилин;зЕрические отверстия, внутри которых вращается якорь, выполненный в виде

15 шихтованной шпонки на оправке, закрепленной на шпинделе станка. Силовое воздействие возникает в результате залшкания магнитного потока через. мини ашьный воздушный за20зор « между шпонкой и отверстием. Таким образом, при вращении оправки синхронно с изменением положения шпонки-якоря изменяется направление силового воздействия на станок 2.

25 Однако это устройство не позволяет имитировать условия работы расточных станков, в которых силовое воздействие на оправку всегда приложено в одной точке, и расстояние 30 от -этой точки до опор шпинделя не изменяется при одевом перемещении шпинделя. Кроме того, в этом устройстве для создания необходимой си лы площадь шпонки-якоря должна быт достаточно большой, что утяжеляет конструкцию, увеличивает неуравнове шенность, приводит к искажению сило го воздействия при высоких частотах вращения, длина якоря увеличиваетс с увеличением длины хода шпинделя. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, в том числе имитация условий работы расточных станков с непрерывным силовым воздействием на оправку, изменяющимся по направлению синхронно с вращением и осевым перемещением шпинделя при неизменном расстоянии от его опор до точки приложения силы. Цель достигается тем, что в устройстве для определения динамических характеристик металлорежущих станков, содержащем сердечник с обмотками постоянного и переменного тока, стол станка, оправку, закрепленную в шпинделе, и якорь, последний выполнен в виде трубы, установленной на столе станка, а сердечник закреплен на оправке, расположенной внутри трубы. Магнитный поток замыкается через якорь в месте минимального зазора / Таким образом, при вращении оправки с сердечником будет изменяться угловое положение силового воздействи Для обеспечения силового воздействия при осевом перемещении шпинделя размеры трубы-якоря взяты такие, чтобы при максимальном ходе шпинделя сердечник электромагнита не выходил за его пределы. Оправка с сердечником балансируется в сборе. Роль якоря может выполнять стол, если силовое воздействие достаточно создать в одной плоскости На фиг.1 приведено устройство, продольный разрез; на фиг.2 - то же поперечный разрез. Устройство состоит из оправки 1, к торцу которой жестко прикреплен сердечник 2 электромагнита с обмотками 3 и 4 постоянного и переменного тока. Оправка 1 с сердечником 2 закрепляется в шпинделе 5. На столе 6 станка жестко закреплена труба 7, которая служит якорем. Диаметр отверстия трубы 7 выполнен таким, чтобы обеспечить необходикый зазор «У. Для обеспечения равномерного зазора сЛ между якорем и сердеч ком последний обточен по цилиндру необходимого диаметра. Устройство работает следующим об разом. При подключении к обмоткам 3 и 4 питания соответственно постоянным и переменным током в сердечнике 2 возникает магнитный поток, который через зазор / замыкается на трубуякорь 7, создавая притягивающую силу F, воздействующую на станок (оправку 1 и стол 6). При вращении сердечника 2 угловое положение зазора (/ изменяется. Следовательно, изменяется и угловое положение силы F. При осевом перемещении шпинделя 5 с оправкой 1 и сердечником 2 силовое воздействие будет сохраняться на всей длине трубы-якоря 7. При этом вылет оправки 1 по отношению к опорам шпинделя 5 будет постоянным на всей длине хода шпинделя. Известное по прототипу устройство не позволяет воспроизводить условия нагружения при определении динамических характеристик расточных станков. Оно применимо для токарных, фре-. зерных станков., Использование этого устройства для расточных станков возможно лишь при поэтапном проведении испытаний. При этом необходимо выбрать около 10 характерных точек на длине хода шпинделя с оправкой и 90 точек во всей рабочей зоне станка. В каждой точке производится наст ройка устройства и -непосредственно измерение. Каждая настройка занимает 15-20 мин. Время же для испытаний одного Станка составит 25-30 ч, причем проводить испытания должны минимум два специалиста. При испытании всех выпускаемых станков расточной группы (около 2000 шт в год) потребуется 50000-60000 ч, что при двухсменной работе потребует около 30 групп испытателей. При этом получаются дискретные характеристики станка. Использование изобретения позволяет получить полную имитацию непрерывного силового воздействия на расточной станок при его работе. В пределах рабочей зоны станка потребуется только 9 перестановок. Время испытаний будет сокращено примерно в 10 раз при качественно новых условиях нагружения. Таким образом, существующие устройства не позволяют имитировать полностью реальные условия нагружения расточных станков. Возможна лишь приближенная оценка динамических характеристик при значительно большей трудоемкости по сравнению с использованием предлагаемого устройства, которое позволяет имитировать реешьные силовые воздействия на расточ-7 ной станок при непрерывном вращении и осевом перемещении оправки. Формула изобретения Устройство для определения динамических характеристик металлорежущих станков, содержащее сердечник с

обмотками постоянного и переменного тока, стол станка, оправку, закрепленную в шпинделе, и якорь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и точности измерения, якорь выполнен в виде трубы, устанбв ленной на столе станка, а сердечник закреплен на оправке, расположенной внутри трубы.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1.Испытания токарных станков средних размеров на вибррустойчивость без применения резания. М., ЭНИМС, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР № 442898, кл. В 23 В 25/06, 1975.

Л