Стенд для измерения статических и динамических характеристик инструмента в процессе механической обработки

,975333 ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 23.11.82. Бюллетень43Дата опубликования описания 28.11.82 пв делам изебретеиий и открытий(72) Авторы изобретения Ленинградский ордена Красного Знамени механический институт(54) СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ИНСТРУМЕНТА В ПРОЦЕССЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ1Изобретение относится к машиностроению, в частности к технике измерения параметров процесса механической обработки, и может быть использовано при исследовании силовых и динамических характеристик инструмента, закрепленного на борштанге или державке. Известен стенд для исследования процесса обработки глубоких отверстий, содержащий на каретке режущий инструмент со стеблем и наклеенные на наружную поверхность тензорезисторы, Тензорезисторы соединены с измерительной аппаратурой. Обрабатываемый образец крепится в специальной державке, на расстоянии один от другого. По длине стебля выполнены углубления для тензорезисторов и линии проводов, идущих к измерительной аппаратуре 1,Однако указанный стенд отличается недостаточной точностью измерений колебаний (крутильных, продольных), так как они определяются путем пересчета значений амплитуд сил резания и крутяшего момента. Достоверность значений колебаний стебля уменьшается за счет жесткости стебля, т.е. выполнения кольцевых шеек и канавок дляподвода линий проводки.Целью иобретения является расширениеноменклатуры исследуемых характеристики повышение их точности,5Поставленная цель достигается тем, чтов стенде, содержащем борштангу, на одном конце которой установлен режуший инструмент, а второй конец размешен в динамо- метре, закрепленном на каретке подач, и 10 измерительную аппаратуру, Борштанга выполнена в виде двух концентрично расположенных труб, жестко скрепленных на одном конце с инструментом, а на другом конце трубы связаны между собой через первичный преобразователь, и этот конец закреплен в динамометре. Регистрирующая аппаратура для получения одновременных результатов измерений построена по принципу параллельного действия преобразователя и ди намометра.20 На фиг. 1 схематически показан стенд,общий вид; на фиг. 2 - схема размещения первичного преобразователя борштанги и крепления ее в динамометре; на фиг. 3 - схема включения тензорезисторов, размешен 975333ных на поверхности первичного преобразователя.Стенд смонтирован на станке, предназначенном для обработки глубоких отверстий, и состоит из станины 1 и шпиндельной бабки 2, маслоприемника 3, инструмента для обработки отверстий, состоящего из сверлильной (расточной) головки 4 и борштанги 5, каретки б подач, в которой закреплен динамометр 7. В динамометре 7 с помощью цангового узла закреплена бор штанга 5.Обрабатываемый образец 8, размещенный во внутренней полости шпиндельной бабки 2 станка, закреплен в патроне 9. На стенде могут иметься измерительные и регистрирующие приборы давления, расхода смазочно-охлаждающей жидкости, подачи инструмента и скорости вращения и т.д в частности тензостанция 10 и осциллограф 11.Борштанга 5, на которой закреплен режущий инструмент 4, вьполнена из двух концентрично расположенных труб: внутренней 12 и наружной 13. Концы наружной 13 и внутренней 12 труб со стороны крепления инструмента 4 жестко соединены. На торце свободного конца наружной трубы размещенокольцо 14, а на внутренней трубе 12 расположена втулка 15, жестко связанная с помощью выступов, имеющих наклонные боковые поверхности, с кольцом 14. Между торцами втулки 15 и гайки 16 размещен одинарный упорный шарикоподшипник 17 для снижения влияния трения на точность измерения: На цилиндрической шейке А втулки 15 наклеены тензодатчики.Измерение осевой силы резания и крутящего момента осуществляется двухкомпо нентным динамометром 7. Механическая схема преобразования выполнена в виде цилиндрической шейки и кольцевой мембраны. Они являются упругими звеньями первичного преобразователя силы и деформации.Стенд применяется для исследования 40 процесса обработки отверстий с использованием различных инструментов, например расточных и хонинговальных, плавающих пластин и зенкеров. Предлагаемый стенд выполнен для измерения сил резания и кру тящего момента и непосредственно их амплитуд колебаний, разгружающих усилий, воздействующих на передний конец стебля, и амплитуд крутильных и продольных колебаний инструмента.Подготовка стенда к работе состоит в 50 статической тарировке тензодатчиков втулки 15 и динамометра 7.Конструкция борштанги 7 позволяет широко регулировать продольные и крутильные моменты предварительных усилий и в зависимости от условий проведения исследований обеспечивает раздельное скручивание или осевое сжатие труб 12 и 13 или одновременное создание этих усилий. Это осуществляется посредством вращения гаек 16, которые воздействуют через подшипник 17 и оттарированную съемную втулку5 на наружную трубу 13. С помощью этих гаек 16 можно устанавливать различные требуемые усилия. Операция тарировки осевых усилий динамометра осуществляется на станке с помощью эталонных динамометров или вне станка.Нагружение стебля скручивающим моментом осуществляется посредством мер. ного рычага и тарировочных грузов, размещенных на его свободном конце. Перед снятием грузов и мерного рычага свободный конец наружной трубы 13 жестко фиксируется винтами 18, расположенными по окружности в одном сечении бурта втулки 15.В процессе механической обработки отверстия образца 8 инструментом 4, на который воздействуют силы резания, возникают продольные и крутильные колебания, приводящие к соответствующим перемещениям труб 13 и 12. За счет выполнения двухслойной борштанги (со стороны динамометра) с первичным съемным преобразователем, выполненным, например, в виде указанной втулки 15 и оттарированным на перем щения, можно одновременно измерить действующие силы на инструмент и его перемещения, связанные с колебательным процессом, при сохранении тех же амплитудно-частотных характеристик борштанги, что и обычно применяемых на операциях механической обработки отверстий. Указанная особенность увеличивает достоверность полученных в экспериментах результатов. Колебательные перемещения инструмента вызывают в трубах борштанги 5 деформации тензорезнсторов, которые ведут к разбалансу мостовой схемы и появлению сигналов на регистрирующей аппаратуре 10 и 11. Благодаря выполнению параллельного действия регистрирующей аппаратуры обеспечивается повышение надежности и получение одновременных результатов измерений параметров процесса обработки образца.Стенд позволяет неограниченно расширить номенклатуру исследуемых инструментов, при этом одновременное измерение статических усилий, приложенных к переднему концу борштанги, и сил резания, действующих в процессе резания на инструмент, а также при настройке втулки на измерения крутильных и продольных колебаний инструмента, размещенного на конце борштанги, позволяет установить закономерности колебательного процесса упругого звена и определить условия режимов резания безвибраций. Данный стенд применим для экспериментальных исследований развивающихся направлений повышения виброустойчивости инструмента, позволяющих увеличить стойкость инструмента, производи,тельность процесса механической обработки отверстий,Формула изобретения Стенд для измерения статических и динамических характеристик инструмента в процессе механическои обработки, содержащий борштангу с инструментом, закрепленным на одном ее конце, второй конец которой размещен в динамометре, с первичным съемным преобразователем, закрепленным на каретке, и измерительно-регистрирующую аппаратуру, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры исследуемых характеристик борщ ганга выполнена в виде двух концентрично. расположенных труб, жестко скрепленных на одном конце с инструментом, а на другом расположен динамо- метр, причем вторые концы труб связаны между собой через первичный съемный преобразователь.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе. Авторское свидетельство СССР565780, кл. В 23 В 25/06, 978.975333 Составитель В. ВлодавскийТехред И. Верес Корректор Н. Король Тираж 750 Подписное Редактор Н. Лазаренко Заказ 8411/20 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по,делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4