Трехкомпонентный динамометр для измерения составляющих усилия резания

В. Б. Мездрогин, В. И. Петров и С.М, Колосков - .-ll

/;;- . /

Ъ I

Ленинградский ордена Красного Знамени механический институт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ТРЕХКОМПОНЕНТНЫЙ ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СОСТАВЛЯ1ЮДИХ УСИЛИЯ РЕЗАНИЯ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к обработке металлов резанием.

Известна месдоза для измерения нормальной и двух касательных составляющих 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, 10 упругие элементы в виде балок и тензопреобразователи, наклеенные на упругие элементы, перемычки с упругими шарнирами на концах, выполненными за одно целое со стержнями рамок и !

5 соединенными с упругими элементами(11.

Наиболее близок к предлагаемому трехкомпонентный динамометр для измерения составляющих усилия резания, содержащий корпус, в котором размещен вкладыш с режущей пластинкой, установленной в силовоспринимающем элементе, с которым связаны упругие элементы 12).

В сопрягаемых поверхностях разъема и в винтовых соединениях этого динамометра при измерении усилия резания возникает трение, вносящее погрешности в показания прибора.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается за счет того,что силовоспринимающий элемент выполнен в виде пирамиды, в вершине которой размещен вкладыш, а в основании выполнен радиатор охлаждения.

На фиг.1 дан общий вид устройства в аксонометрии на фиг.2 — общий вид силовоспринимающего элемента на фиг.З вЂ” вид сбоку; на фиг.4 — вид по стрелке А на фиг.З ; на фиг.5— вид но стрелке Б на фиг.З.

Динамометр содержит корпус t> в котором, например, выфрезерованы три упругих элемента-консольныебалки 2-4, силовоспринимающий элемент 5 с закрепленным на нем в точках 6-S вкладышем 9, режущую пластинку 10, закрепленную

86,1993 (Р) С.1 42/.), Формула изобретения на вкладьпне. Силовоспринимающий элемент 5 имеет форму треугольной пирамиды с углом 90 между гранями, в вершине которой установлен вкладьпп 9. Вершины при основании пирамиды заканчива- 5 ются шейками 11-13, переходящими затем в лапки. Каждая из этих лапок, например, приварена к одной из консольных балок 2-4. Шейки 11-13 имеют низкую теплопроводность из-за малой площади своего поперечного сечения, и возникающее при резании тепло, вызывающее нагрев силовоспринимающего элемента 5, практически не поступает в балки. Этим исключается и нагрев тензо15 датчиков 14-16, наклеенных на грани балок. Кроме того, для повышения интенсивности отвода тепла от элемента

5 в окружающую среду в основании его выполнен радиатор 17 охлаждения воз20 душного или водяного (с помощью СОЖ) с отверстиями 18, пазамн 19 и высту— пами 20 .

Параллельные консольные балки 3 и 4 расположены соответственно перпен25 дикулярно составляющим Р и Р усилия резания а консольная балка 2 расположена перпендикулярно составляющей Ч

Устройство работает следующим образом. При деиствии на силовоспри30 нимающий элемент 5 составляющих Ру,, P, Р», усилия резания деформируются консольные балки 4„2 и 3. При этом центр М массы элемента 5 может перемещаться по дугам радиусов },, Р в направлении осей координат Х, 1, Z . Радиусы Р,1, соответственно являются расстояниями между центром М и динамическими осями вращений, проходящими через шейки 11 и 12, 12 и 13, 11 и 13„

При перемещениях силовоспринимающего элемента 5 происходят изгибные деформации шеек 11-13, которые играют роль упругих двухосных шарниров. При <5 такой кинематике движения погрешность показаний динамометра, возникающая при взаимном влиянии перемещений элемента 5, определяется величинами стрелок дуг радиусов 1",1, Р, 1" . 50

Если например, величины силовоспринимающего элемента 5 в 10,100 и более

-раз меньше величин указанных радиусов, то взаимным влиянием этих перемещений можно пренебречь, т.к. в этом случае величины стрелок будут в 80 и более раз меньше величин перемещений. Задаваясь значением допустимой погрешности взаимного влияния перемещений н зная диапазон измеряемых усилий, легко определить необходимые конструктивные параметры динамометра, в том числе длину радиусов 1,1, ) д, Йу.

EcJIH р диу ы 1,1 ° 1g Pg o HBKQвы, а все консольные балки имеют одинаковую жесткость, равную С, то определить допустимое измеряемое усилие (P) или необходимый радиус (1) можно по формуле: „, ) ) Ь .

- с, У 1 где:Р -максимальное измеряемое уси- макс лие резания;

1- 3 -относительная погрешность взаимного влияния перемещений силовоспринимающего элемента, равная ($) jl; где 11 j- допустимая погрешность взаимного влияния перемещенийй силовоспринимающего элемента, равная длине стрелки дуги радиуса 1

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 шейки 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 повьппением производительности и качества обработки деталей.

Трехкомпонентный динамометр для измерения составляющих усилия резания, содержащий корпус, в котором размещен вкладьпп с режущей пластинкой, установленной в силовоспринимающем элементе, с которым связаны упругие элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, силовоопринимающий элемен выполнен в виде пирамиды, в вершине

5 861993 которой размещен вкладыш, а в основании выполнен радиатор охлаждения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское

У 317926, кл. 8

2. Авторское

Ф 109176, кл. 6

5 (прототип) °

6 свидетельство СССР

01 L 1/22, !3.03.68, свидетельство СССР

01 1 5/16, 14.08.56