Способ измерения силы резания

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3)СО УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИ ОПИС АНИЕ НОМУ СВ АВ И институтй машиноЛенина ыйскВ ие сил(54)(57). СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫРЕЗАНИЯ, включающий измерение в процессе резания скорости резания,оборотной подачи инструмента и определение силы резания по произведению их степенных функций, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и надежности, в процессе резания пропускают через контактную пару инструментдеталь электрический ток, измеряютэлектрическую проводимзсть контактной пары, а при определении силырезания в произведение включаютстепенную функцию измеренной проводимости1045015 4 О 45 50 55 60 Изобретение относится к измерению сил резания и может быть использовано на металлорежущих станкахпри обработке металлов электропроводным инструментом.Известен способ измерения силы,согласно которому измеряемую силуприкладывают к пакету электропроводных пластин и по изменению проводимости определяют силу 1 1).Недостаток укаэанного способанизкая точность,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ измерения силы резания, включающий измерение в процессе резания скорости резания, оборотной подачи инструмента и определение силы резания по произведению их сте)енных функций 2 .К недостаткам известного способа относятся низкие надежность ибыстродействие.Цель изобретения - повышениебыстродействия и надежности.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу, включающему измерение в процессе резанияскорости резания, оборотной поДачиинструмента и определение силы резания по проиэнедению их степенныхФункций в процессе резания пропусРкают через контактную пару инструмент - деталь электрический ток,измеряют электрическую проводимостьконтактной пары, а при определении,силы резания в произведение включают степенную функцию измеренной пронодимости. На Фиг, 1 приведена характерная зависимость проводимости (д) контактной пары от глубины резания (С) при постоянных значениях подачи (Б) и скорости резания (Ч); на фиг. 2 - характерная зависимостьГ(Б) при 1 = Согн 1 и Ч = Соп э 1; на фиг. 3 - характерная зависимость тангенциальной и горизонтальной сос тавляющих сил резания Р и РЕ, полученная изменением глубины резания при Б =сэз 1 и Ч =сопэ 1; на фиг. 4 - блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Сущность способа заключается в .следующем.Известно, что сила резания является функцией режимов резания, т.е. глубины резания (1), оборотной подачи инструмента (Б) и скорости резания (У), и может быть описана степенной функцией, 2Р = СЧ" БС (1) где С - коэффициент, учитывающийРобрабатывающий и инструментальный материалы, геометрию инструмента, смазывающе-охлаждающую жидкость. Использование выражения ) 1 ) дляопределения силы резания, особеннопри черноной обработке неэффектинно, так как величина глубины резания (й) в отличие от скорости резания (Ч) и подачи (Б) может значительно отличаться от расчетной.Измерение же глубины резания непосредственно в процессе обработки известными методами во многих слу.чаях не представляется возможным.В то же нремя исследования проводимости д контакта инструментобрабатываемая деталь показали,что ее величина является такжефункцией режимов резания: Ч, Б,и может быть предстанлена степеннойфункцией (2,)ц=С Ч БЧ(2)где С - коэффициент, зависящий отгеометрии инструмента,удельных электрическихпроводимостей обрабатываемой детали и инструмента. Исключив параметр глубины резания ); из выражений (1) и (2), получим Выражение, снязывающее силу резания Р с проводимостьюд контакта инструмент - обрабатываемая де- таль 35- /где 0 -0 О ); у:Х"; ( - - -;,ЬР ф К Значения постоянных Ср, Х, У, 2 для результирующей силы резания, а также для любой ее составляющей могут быть определены в результате силовых испытаний. Например, для горизонтальной составляющей силы резания Р при точении жаропрочного сплава ЭИб 98 ВД инструментом из твердого сплава ВКбМ были полученьг следующие значения постоянных: С = 2,37 10 , Х = -0,102; У = 0,311; 2 = 1,3 б 4. Устройство, реализующее предлагаемый способ (фиг. 4), содержит измеритель 1 электрической проводимости, первый вход которого через токосъемник 2 соединен с обрабатываемой деталью 3, второй вход с резцом 4, изолированным от массы станка, а выход - с блоком 5 вычисления, на другие входы которого введены сигналы с датчика б подачи, датчика 7 скорости резания, а также постоянная СР и показатели степеней Х, У, 2. Выход блока 5 вычисления соединен с регистрирующим прибором 8.( 03 О РУ РУ яб ОиР Р ВНИИПИ Заказ 7537/40 Тираж 8 писно Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проект Способ реализуют следукщим обраэм.В процессе резания непрерывноизмеряют проводимость контакта, образованного режуцим инструментом иобрабатываемой деталью, оборотнуюподачу инструмента и скорость реэания. Сигналы Б. = Кд; К, Ози Ц = КЧ Ч соответоТвенно с выЧходом измерителя 1 проводимости,датчика б подачи и датчика 7 скорости резания (К, КБ и Кч - коэффициенты пропорциональности) подаютсяна входы блока 5 вычисления, в котором производят вычисление силырезания в соответствии с выражением (3 ), и в результате на выходеблока 5 вычисления формируется сигнал, пропорциональный силе резанияхЧ г хЧгО =СО Ц О =КСЧ 5=кР,Р рЧ 5 р К=К К" Кгде Ч 5Преймуществом предлагаемого способа является большое быстродейст" вие, так как информация поступает непосредственно из эоны резания, минуя промежуточные элементы. Время определения силы в основном за" висит от быстродействия измерителя электрической проводимости, Большое быстродействие позволяет снизить вероятность поломки инструмента в момент врезания, например, при использовании способа в системах стабилизации силы резания. Кроме того, предлагаемый способ позволяет измерять силы резания при многоинструментальной обработке, а также на многосуппортных станках независимо на каждом Инструменте,