Устройство вибродиагностики режущего инструмента

(5 ебное заведениелыгин ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ(71) Высшее техническое уч(56) Азаров В.А,.и Шустиков А.Д, Исследование процессов обработки материалов и металлообрабатывающего оборудования, - . М.:- УДН,.1980, с,34 - 40,Матвейкин В.В. Исследование конструкций и рациональных условий использо-, вания сборного режущего инструмента, Диссертация канд. техн. наук, М.; УДН, 1980, с.51 - 70.(54) УСТРОЙСТВО ВИБРОДИАГНОСТИКИ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к вибродиагностике режущего инструмента. Цель изобретения - расширение частотного диапазона измерений путем восстановления баланса полумостовой электрической схемы за счет компенсации разностного сигнала, появляющегося в ее средней точке. Пьезоэлектрический вибратор 3 подводят к исследуемому инструменту 5 и упирают в него с усилием, задаваемым посредством подающегося в полость 1 стойки 2 сжатого воздуха. Пьезоэлектрический вибратор. 3 включают в полумостовую схему с пьезоэлементом 4 и подключают к генератору 6. Среднюю точку 7 полумоставой схемы подключают к измерительному прибору 8. 5 ил,влиянием клеевого соединения, большой 30 Устройство вибродиагностики режуще зовибратора, второй вывод которого 40 подкючен к второму выходу генератора., а измерительный блок подключен к общей точке соединения пьезоэлемента и пьезовибратора. 50 55 Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в областях, связанных с вибродиагн,остикой режущего инструмента,Известно устройство для определения спектральных характеристик сборного инструмента с помощью тензодатчиков, наклеенных на стык режущей пластины и корпуса,Недостатком устройства является невозможность определения абсолютной податливости инструмента, высокая трудоемкость, связанная с подготовкой и наклейкой датчиков, невысокая точность измерения, связанная с высокочастотными наводками,Известно устройство неразрушающего контроля качества сборного инструмента, позволяющее измерять амплитуду колебаний режущей пластины в зависимости от частоты и заданного закона динамического нагружения инструмента,В известном устройстве измерение вибраций производится с помощью пьезоэлектрического акселерометра, закрепленного на режущей пластине.Недостатками известного устройства являются невысокая точность и ограниченный частотный диапазон измерения связанные с погрешностью установки датчика,боковой чувствительностью (30) и изменением массы режущей пластины,Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений,го инструмента снабжено равным по емкости пьеэовибратора пьезоэлементом, один выход которого подключен к выходу генератора, второй вывод - к первому выводу пьеСпектр колебаний определяется по изменению электрической емкости пьезоэлектрического вибратора при изменении динамических характеристик инструмента (механического импедансэ) на разных частотах, что приводит к нарушению баланса полумостовой схемы и изменению напряжения на средней точке схемы. Это дозволяет отказаться от применения специальных измерительных устройств, имеющих определенную точность измерения и ограниченный частотный диапазон измерения, что в конечном итоге позволяет достичь болеевысокой точности йэмерения и значительно расширить частотный диапазон определения спектральных характеристик,5 10 15 20 28 Кроме того, взаимосвязь импедансэ механической системы сборного инструментаи электрической емкости нагруженного пьезоэлектрического вибратора осуществляется за счет изменения величины деформациипьезоэлектрического вибрэтора от изменения импеданса измеряемой механическойсистемы. Изменение деформации пьезоэлементов вибратора приводит к изменению ихэлектрической емкости на резонансах испытуемой механической системы. Это вызывает нарушение баланса в полумостовойсхеме и появляющийся ревностный сигнал(напряжение) на ее средней точке пропорционально величине импеданса инструмента нэ данной частоте нагружения, .Такаячастотная зависимость и является характеристикой инструмента.Таким образом упрощается конструкция и расширяется частотный диапазонизмерения в связи с исключением специальных измерительных устройств, влияния способа их установки, закрепления наизмеряемом объекте, Кроме того, повышается производительность за счет исключения операции установки и закреплениядатчиков на измеряемом объекте,На фиг;1 представлена конструкция устройства. на фиг.2 и 3 - спектральные характеристики резцы, полученные с помощьюпредлагаемого и известного способов соответственно; на фиг.4 и 5 - схема и результаты реализации устройств на примереоценки частотной характеристики стандартного акселерометра АВС - 016 ЬЬ 117214.Устройство состоит иэ установленного вполости 1 покрытой слоем звукоизоляционного, материала, в которой поддерживаетсязаданное давление, стойки 2 пьезоэлектр.чиеского вибратора 3; включенного в полумастовую схему с аналогичным ему поэлектрической емкости и другими характеристиками пьезоэлементом 4 и упертого ввершину исследуемого инструмента 5, Причем полумостовая схема пьезоэлектрический вибратор - пьезоэлемент подключается к генератору 6, а на ее средней точке7 сигнал измеряется с помощью измерительного прибора 8.Устройство работает следующим образом,Закрепляется исследуемый инструмент 5,пьезоэлектрический вибратор 3 подводитсяи упирается в вершину исследуемого инст-румента. с усилием, которое задается с помощью подающегося в полость 1 стойки 2сжатого воздуха. Пьезоэлектрический вибратор включается в полумостовую схему спьезоэлементом 4 и подключается к генератору 6, а средняя точка 7 полумостовой схемы - к измерительному прибору 8. В таком положении стенд готов к работе. Далее с помощью генератора задается на полумостовую схему развертка частоты с постоянным значением выходного напряжения5 генератора и измеряется сигнал на средней точке схемы.П р и м е р. В качестве пьезоэлементов применяют кольца ОхбхЬх 10 х 15 из материала ЦТС; в качестве генератора. 6 10 сигналом используется генератор ГЗ/1, в качестве измерительного устройства - . вольтметр В 7 - 27 А. Постоянная нагружающая сила, создаваемая от пневмосети, составляет 500 Н. Испытания проводят на 15 сборном проходном резце, оснащенном композитом.При сравнении спектральных характеристик (фиг.2 и 3) видно, что в известном устройстве значительно больше резонанс ных пиков, что говорит о влиянии элементов системы стенда на спектральные характеристики в известном и о уменьшении ихвлияния в предлагаемом устройствах схема и результаты реализции устройств на при мере .оценки частотной характеристики стандартного акселерометра АВСВ117214.Акселерометр (фиг. 4) выполняет. роль ипьезовибратора 3, и обьекта 5 исследова. -30,ния. Роль аналогичного пьезовибратору .пьезоэлемента 4, включаемого с ним в полу- мостовую схему, выполняет конденса. тор переменной .емкости с воздушным35 диэлектриком, так какданный элемент является частотно-независимым.Выявленный резонанс соответствует паспортным данным акселерометра, что подтверждает работоспособность устройства и его практически неограниченную воз- можность использования. В настоящее время для оценки качества инструмента в области частот механических колебаний (до 100 кГц) с амплитудами колебаний на резонансах 10 - 10 мкм (реальный диапазон) - это единственный способ; Мероприятия, направленные на улучшение конструкций резцов, приводят к увеличению стойкости на 30.Изобретение можно использовать в инструментальной промышленности, машиностроении и других областях народного хозяйства для диагностики любых механических систем.Ф о р мул а и зоб рете н и я Устройство вибродиагностики режущего инструмента, содержащее пьезовибратор, генератор и измерительный блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений, оно снабжено пьезоэлементом, равным по емкости пьезовибратору, один выход пьезоэлемента подключен к выходу генератора, второй вывод - к первому выводу пьезовибратора, второй вывод которого подключен к второму выходу генератора, а измерительный блок подключен к общей точке соединения пьезоэлемента и пьезовибратора..Ъ 2Составитель В.МалыгинТехред М.Моргентал Корректор Э.Лончаков едактор И.Шулла роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Уж л. Гагарина, 10 аказ 687 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретени 113035, Москва, Ж, Раушскаядписное и Открытиям при ГКНТ Сб., 4/5