Динамометрический резцедержатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ПУБЛИК 23 70 Н Трудовогоный инстиСССР(протбтип). КИЙ РЕЗрезцовыйовлена резСР 3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ ИЭОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Днепродзержинский орденКрасного Знамени индустриалтут им. М. И. Арсеничева,ЯО 1071 можностью перемещения отка, и датчики сил резания, е для взаимодействия с резчающийся тем, что,с целью ости измерения, резиедержнусным хвостовиком,на конголнена упругая диафрагма, перпендикулярно оси .восенная по периферии буртиченным для базирования и цедержки на торце полости , кроме того, резиедержатсль ом силы, установпснным сокой и предназначенным для с диафрагмой. иедержка с воз носительно бло предназначенны цедержкой, от,ги повышения точн ка снабжена ко це которого вьп расположенная товика и снабж ком, предназна закрепления рез резцового блока снабжен датчик осно с резцедерж взаимодействияИзобретение относится к станкостроению, а именно к динамометрическим резцедержателям и может быть использовано для адаптивного управления процессом обработки на токарных станках с числовым программным управлением (ЧПУ).Известен динамометрический резцедержатель, содержащий резцовый блок, в полости которого установлена резцедержка с возможностьй перемещения относительно блока на шарнире, и датчики сил резания в виде тензоэлементов, предназначенные для взаимодействия с резцедержкой 1.Однако этот резцедержатель имеет шарнирное соединение, т.е. трущуюся пару, закрепленную болтом. Зазоры в шарнире и жесткость соединения зависят от зазора в соединении и силы затяжки, что является субъективным фактором. Жесткость этого соединения будет колебаться и под воздействием температурных деформаций элементов конструкции. В процессе эксплуатации шарнирное соединение будет загрязняться, что в свою очередь повлияет на силу трения в шарнире и жесткость конструкции. Перечисленные факторы неконтролируемы и не управляемы. Колебания жесткости конструкции измерительного устройства не только негативно повлияют на качество измерений, то и нарушают основной параметр станка- жесткость системы СПИД. Последнее является недопустимым, так как существенно снижает точностные характеристики станка.Резцедержатель опирается на и-е количество тензоэлементов, расположенных по окружности. К днищу стакана они поджимаются винтами, что неизбежно приведет к перекосу резцедержателя. Это дополнительно снизит жесткость конструкции и приведет к несоосному нагружению тензоэлементов, разложению сил на составляющие по горизонтали и вертикали, что существенно снизит точность измерения сил по осям Х, Х, т. Кроме того, тензоэлементы не защищены от воздействия на них эмульсии.Цель изобретения - повышение точности измерения силовых параметров резания и эффективности управления процессом обработки.Указанная цель достигается тем, что в динамометрическом резцедержателе, включающем резцовый блок,в полости которого установлена резцедержка с возможностью перемещения относительно блока, датчики измерения трех составляющих силы резания, предназначенные для взаимодействия с резцедержкой, резцедержка снабжена конусным хвостовиком с упругой диафрагмой, перпендикулярной оси хвостовика и имеющей бурт по периферии, упирающийся в торец блока и предназначенный для базирования и закрепления резцедержки в полости блока, кроме того, резцедержатель снабжен датчиком силы, установленным соосно с резцедержкой и предназначенным длявзаимодействия с диафрагмой,Такое конструктивное выполнение резинового блока позволяет максимально приблизить датчики измерения к зоне резанияи обеспечить непосредственное их взаимодействие с упруго-деформируемым элементом, т.е. резцедержкой, что повышает точность измерения силовых параметров резания.10 Выполнение упругого-деформируемогоэлемента в виде резцедержки с коническимхвостовиком и упругой диафрагмой, упирающейся в торец блока, позволяет исключить реактивную составляющую изгибающего момента в месте защемления, влияющую на объективность измерения сил резания Ри Р,действующих по основнымосям нагружейия,и обеспечить одновременно беспрепятственную передачу силы Р надатчик измерения, повышая тем самым точность измерения силовых параметров резания.Наличие бурта на диафрагме, предназначенного для опоры и крепления резцедержки к телу блока, и резьбового соединения стаканов с резцовым блоком позволяет обеспечить требуемую жесткость динамометрического резцедержателя, а колпачка в стакане - предохранить датчики отзагрязнения и влаги, что также повышаетточность измерения и эксплуатационную30стойкость самих датчиков.На фиг. 1 схематически изображен динамометрический резцедержатель, общий вид;на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.Динамометрический резцедержательсодержит корпус 1, связанный зубчато-шлиЗ 5 цевым соединением 2 с резцовыми блоками 3,винт 4, фиксирующий блоки 3 в заданномположении, центральный стержень 5, упруго-деформируемый элемент, опирающийсяна датчики 6 измерения трех составляющих40 сил резания, и усилитель-преобразователь(не показан). Упруго-деформируемый элемент представляет собой резцедержку 7 сконусным хвостовиком (конусом) 8 и упругой диафрагмой 9, выполненной по периферии с буртом 1 О, упирающимся в торец45 блока 3. Упруго-деформируемый элементустановлен в полость 11 резцового блока 3и крепится к нему с помощью винтов 12.Датчики 6 выполнены термокомпенсированными (с тем, чтобы отделить деформации,вызванные силой резания от температурных деформаций) и установлены в стаканы13, связанные с блоком 3 резьбовым соединением. Требуемую жесткость соединенияобеспечивают контргайки 14. В полость стакана 13 установлен колпачок 15, выполненный, например, из резины, с отверстием для прохода силовводящего элемента 16датчика 6,Резец 17 закреплен в резцедержке 7 винтами 18. По основным осям нагру1071400 2. В. Алексеенкоерес КорреПодпикомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5од ул Проектная СоставителТехред И. ВТираж 771дарственногоизобретенийЖ - 35, Раушнт, г. Ужгор Редактор А, ХимчукЗаказ 11535/9ВНИИПИпо113035, Мфилиал ППП ор ое ус елам сква, Пате жения могут быть установлены два датчика 6 измерения, а два заменены крепежными винтами, однако в этом случае чувствительность измерения будет ниже.Динамометрический резцедержатель работает следующим образом.В исходном положении все датчики 8 измерения прижаты стаканами 13 с определенной силой к боковым граням резцедержки 7 и вершине конуса 8. Стаканы застопорены гайками 14 и винтами 12 соответственно.В момент обработки, при врезании резца 17 в заготовку(не показана) сила резания раскладывается на три составляющие,осевую Р, радиальную Ри тангенциальную Р,.Главные из них Р,(действует по касательной к обрабатываемой поверхности) и Р(усилие подачи) воспринимаются датчиками 6 измерения, взаимодействующими непосредственно с боковыми гранями резцедержки 7. Радиальные усилия Р, направленные вдоль резца 17, воспринимаются датчиком 6 измерения, взаимодействующим непосредственно с вершиной конуса 8 резцедержки 7. При отсутствии отклонений от геометрических физико-механических параметров заготовки обработка ведется с постоянной величиной подачи. При отклонении величины припуска, твердости материала или затуплении режущего инструмента происходят изменения силового режима обработки, Всле.дствие этого изменяются значения Р, Ру и Рк и сила их воздействия на резцедержку 7 и конус 8. Возникшие изменения воспринимаются датчиками 6, Электрические сигналы с датчиков 6, пропорциональные величинам осевых составляющих сил резания Р, Ру, Р, поступают в усилитель Опреобразователь (не показан). Усилитель- преобразователь выдает сигнал, пропорциональный величине измен.ния вектора резания. На основании этого система адаптивного управления (САУ) осуществляет кор ректировку хода обработки путем изменения величины подачи. Таким образом поддерживается постоянство силового режима в заданных .пределах.Динамометрически й резцедержательпредлагаемой конструкции позволяет получать информацию о ходе обработки по отклонениям как каждой отдельной составляющей силы резания РР,Р, так и по их равнодействующей.Предлагаемое устройство позволяет вести управление процессом обработки по любой из составляющих силы резания и обеспечивает возможность адаптивного управления, повышающего точность обработки в 2-3 раза.