Устройство для моделирования силы резания

Союз Советских Социалистических Респу 0 лик61) Дополнител ое к авт 122) Заявлено 16.09.76 (21 4973, 18-2 1) Ч.Кл,- 6 06 6 7/48 аявки-присоединенее Государственныи комитет Совета Министров СССР по делам й 23) Приоритет -43) Опубликовано 30.08,78. Бюллетень М. Г, Королев, С. Е, Бонадарь и А. Д. Мамбетов 71) Заявител 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАИИ СИЛЫ РЕЗАНИЯ1 Лзобретение относится к области электрического моделирования динамическихпараметроз, Оно .может найти применениев различных отраслях промышленности,налример в станкостроении, где его наиболее целесоооразно и:пользовать для динамических испыпганий металлорежущих станков без резанная.Известно устройство для моделированиясилы резания, которое пред тазляет собой 1 Оэлектромагнит-вибратор с якорем в зилеферромагнитного цилиндра, закрепленногов шпинделе испытуемого станка и приводимого во вращение приводным двигателемпоследнего 11, Питание электромагнитази 5 ратора осуществляется от усилителямощности, причем частота колебаний якорязадается ззуксзым генератором. Однакоустройство обладает рядом недостатков:незьгсокой точностью моделирования особенно в условиях скоростного резания,сравнительно низкими энергетическими показателями, необходимостью использсззчиядополнительных источников питания, Кроме того, высок нагрев шпиндельного узла 25испытуемого станка,Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования силы резания, содержащее вибратор, выполненныйв виде электроматнита переменного тока, З 0 внутри которого расположен ротор, вьвполненный в виде цилиндра (2. Этому устройству также присущи перечисленные выше недостатки, Вращение якоря электромагнита в магчитном поле, в котором преобладает постоянная составляющая, представляет собой процесс электрслинамического торможения, при котором, как известно, механическая энергия, подзодимая к шпинделю станка со стороны его привода, почти пол: сстью преа 5 разуется в якоре электромагнита-вибратора в таило, основная часть которого идет на нагрев шинндельного узла испытуемого станка. Это обстоятельство не только отрицательно сказывается на энергетических показателях устройства, оно также является лимитирующим фактором при моделировании процесса резания в реальном масштабе. Без применения принудительной системы охлаждения затруднительно обеспечить высокую точность моделирования процесса резания и полчостью избавиться от у;розы заклнпзаня подшьпникоз шпиндельного узла испытуемого станка, Применение в этом устройстве дополнительных источников энергии является еще одним факторсм, ухудша 1 ощим его энергетические показатели.Цель настоящсго изобретения - позышение точности моделирования силы реза55 50 65 нця, Это лсстигается тем, что устройство для моделирования силы резания содержит блок возбуждения, блок залания начальных условий, переключатель, преобразователь частоты и дуговой статор, жестко закрепленный с электромагнитом переменного тока, причем на луговом статоре размещена трехфазная обмотка, соединенная с блоком зозбужления и через переключатель - с блоком задания начальных условий, подключенным через преобразователь частоты к оомотке электромагнита переменного тока, причем длина луги магнитного сердечника статора относится к длине дуги магнитного сердечника ротора как 1: 2.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, установленное в шпинлеле станка; на фиг. 2 - электриче:кая схема х.стройства.Оно солержит якорь 1, выполненный в зиле короткозамкнутого ротора асинхрони ной электрической машины, которыи у:тая новлен в шпинделе 2 испытуемого станкаи приволцтся во вращение его приводным лвигателем 4; луговой статор 5 с трехфазнсй оомоткой б; вибратор, выполненный в зиле электромагнита 7 переменного тока, Обмотка 8 которого размещена на явнополюсном магнитном серлечнике, выполненном совместно с магнитным сердечником дугового статора таким образом, что длина,дуги по .внутренней расточке серлечника дугового статора относится к ллине дуги серлечнцка ;ротора как 1: 2; т. е. равна ,половине окружности; блок 9 возбуждения магнитного поля дугового статора, непосредственно соединенный с трехфазной обмоткой б; переключатель 10, с помощью которого к обмотке б подключается блок 11 задания начальных условий, состоящий из управляемых резисторов, и статический ппеобразозатель 12 частоты, выход которого соединен с обмоткой 8 электромагнита 7. Дуговой статор 5 и электромагнит 7 имеют единый корпчс Я с помощью которОГО Они закрепляются з патроне 14 испытуемого станка 3.Устройство работает следующим образом. Включают приводной двигатель 4, который начинает вращать ротор 1 относительно лугового статора 5, например, в направлении, указанном на чертеже стрелкой (и - рабочая частота вращения шпинделя 2). Наличие потока остаточного намагничивания якорная 1 приводит к тому, что при его вращении,в обмотке б дугового статора 5 индуктируется некоторая ЭДС. Эта ЭДС вызывает в конденсаторах блока 9 ток, который, протекая по Обмотке дугозого статора, усиливает его магнитный поток. В результате, как при емкостном возбуждении обычного асинхронното генератора, ЭДС,лугового статора постепенно узеличивается и достигает своего установившегося значения. Под лейсцвием магнитного поля 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 в рабочем воздушном зазоре межлу луговым статором 5 и вращающимся ротором 1 возникает маггнитная сила тяжения, которая имеет максимальное значение при охзате ротора дуговым статороьм в пределах дуги, равной половине окружности. Поскольку дуговой статор 5 закреплен в патроне 14 с помощью общего для него и электро,магнита 7 корпуса 18, он остается неполвижным в радиальном направлении, а вращающийся ротор 1 под действием магнитной силы начинает притягиваться к нему,Магнитная сила тяження имитирует радиальную составляющую Р, силы резания Р. Для имитации тангенциальной составляющей Р, производится нагруженце дучгового асинхронного генератора путем подключения к трехфазной обмотке б через переключатель 10 блока 11 и преобразователя 12 частоты, С помощью блока 11 устаназлцзается необходимая зеличина генераторцого электромагнитного монумента, который однозначно связан с электромагнитной силойимитлрующей тангенцнальную составляющую силы резания, через наружный ралцус ротора 1. Таким образом, с помощью блока 11 з процессе динамических испытании стачка моделируется коэффициент трения пары инструмент - деталь, разный отношению тангенццалыной составляющей Р, к радиальной составляющей Р, с глы резания Р, Имитация зибраций, возникающих при резании, производится путем регулирования частоты выходного напряжения преобразователя 12, от которого питается обмотка 8 электромагнита 7. Поскольку в холе динаиических испытаний станка его устойчизость проверяется на резонансных частотах, для возбуждения колебаний требуется небольшая мощность и, следовательно, небольшие габариты электромагнита и статического преобразователя частоты.Предлагаемое устройство позволяет повысить точность моделирования, не нуждает:я з дополнительных источниках энергии, обеспечивает возможность моделирования процесса резания в реалыном масштабе ,при высоцких скоростях, позволяет исключить урозу заклинизания подшипниковото узла металлорежущгго станка из-за нагрева якоря. Фоомчла изобоетения Устройство для моделирования силы резания, содержащее вибратор, в виде электромагнита переменного тока с обмоткой, внутри которого расположен ротор, вьпполненный в виде цилиндра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности мслелирования силы резания, устройство содержит блок возбужления, блок задания начальных условий, переключатель, преобразователь частоты и дуговой статор, жестко закрепленный с электромагнитом пере622116 ыа 2 Составитель И, ЗагорбининаТехред А. Камышникова тман рректор Реда кто омов Изд.582сударственного комитета С по делам изобретений Москва, Ж, Раушска аказ 519/763НП ПодписноСССР Тираж 84вета Минист открытийнаб., д, 4/5 ип. Харьк, фил. пред. Патент менного тока, причем на дуговом статоре размещена трехфазная обмотка, соединенная с блоком возбуждения и через пере,ключатель - с блоком задания начальнык условий, подключенным через преобразователь к обмотке электромагнита переменного тока, причем длина дуги магнитного сердечника статора относится к длине дуги магнитного сердечника ротора как 1: 2. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР5 М 400373, кл, В 06 В 1/04, 1975,2. Авторское свидетельство СССРМ 405118, кл, б 06 б 7/48.