Способ определения прочностных параметров кинематической пары инструмент-деталь

(51)5 В 23 В РЕТЕНИ ТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ ев си венное обьеди и н ые основы тех - Л,: Машгиз, с. ости ости ели- ациилы ации аний НИЯ ПРОЧНОКИ Н Е МАТИ Ч ЕТ-ДЕТАЛЬ тка металлов рения жесткости, ания и упругих сти входного звена в ти импульса резания вязи измерять пара- движения и вибрациГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕСТНЫХ ПАРАМЕТРОВСКОЙ ПАРЫ ИНСТРУМЕН(57) Использование; обрабозанием, способы определдля определения силы ре Изобретение относится к обработке ме- таллов резанием; преимущественно к способам определения жесткости и обусловленных ею параметров пары инструмент-деталь, может найти применение для определения силы резания и упругих перемещений детали при обработке на станках токарной группы.Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа.,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения прочностных параметров кинематической пары инструмент-деталь, включающем приложение нагрузки к одному из звеньев кинематической пары и измерение его деформации,: нагрузку прикладывают в форме импульса силы в направлении главного движения резания, измеряют длительность импульса резания и текущее значение линейной скорости входного звена в интервале дли тельности импульса резания, на основании чего затем определяют величину динамиче перемещений детали при обработк Станках токарной группы. Сущность; кладывают нагрузку к одному из зве кинематической пары в форме импульс лы в направлении главного движения р ния и измерения его деформа ц Измеряют длительность импульса реза и текущее значение линейной скор входного звена в интервале длительн импульса резания. Затем определяют в чину динамической деформации, вибр онной жесткости, составляющие с резания, величину статической деформ и значение собственной частоты колеб выходного звена. 2 ил., 3 табл,ской деформации, вибрационной жесткости, составляющие силы резания, величину статической деформации и значение собственной частоты колебаний выходного звена.Приложение нагрузки в форме импульса силы в процессе резания позволяет сократить штучное время обработки, повысить жесткость пары инструмент-деталь, обеспечить выполнение принципа инверсии, определяющей правильность измерений, и тем самым расширить технологические возможности способа,Измерение скороинтервале длительноспозволяет во взаимосметры вибрационногоонного воздействия.На фиг.1 приведен эскиз, поясняющий . процесс осуществления способа; на фиг.2 - блок-схема устройства для реализации способа.1814973 Устройство содержит вибратор 1, установленный на суппорте станка, режущийинструмент 2, пьезоэлектрический датчиквибрации 3, измеритель 4 шума и вибрации,предназначенный для измерений линейной 5скорости инструмента эа промежуток длительности импульса резания, измеритель 5временных интервалов, предназначенныйдля измерения текущего значения длительности импульса резания, блок.6 коммутации, аналого-цифровой преобразователь 7 иблок 8 управления (микро-ЭВМ), подключенный к системе ЧПУ 9,Второй вход блока 6 коммутации соединен со вторым входом измерителя 4, второй 15вход которого соединен со вторым выходомизмерителя 5, выходом системы ЧПУ 9 ивходом датчика 3. С блоком 8 управлениясоединены коммутатор 6, вибратор 1 ивход ЧП.У 9. 20 Отек = 10 25где п - число оборотов заготовки.Истинное значение окружной скоростиУокр.ист в зоне резания определяют,.из условия равенства углов поворота заготовки в 30 каждом цикле колебаний в промежутке импульса резания и времени, когда стружка не контактирует с передней поверхностью ин-.струмента, по формуле Чоист = 1 -- у(3),а величину динамических перемещений Удии детали в направлении радиальной со ставляющейзаписывают как/вибр =кт Способ осуществляют следующим об-. разом.Колебания инструмента начинаются в некоторой точке О. При движении инструмента в направлении (+02) со скоростью Ч = + а в с 0 ай на участке ЕА интервала длительности импульса резания звенья образуют элемент пары инструмент-деталь. В этом интервале времени и осуществляют измерения,В соответствии в блок-схемой (фиг.2) по команде на проведение измерений система ЧПУ 9 запускает программу обработки, а блок 8 - программу измерений, Блок 8 управления включает вибратор 1, который возбуждает механические высокочастотные или ультразвуковые колебания инструмента заданных периода ) и амплитудыа" в направлении главного движения резания, что обеспечивает приложение нагрузки в форме импульса силы.На инструменте установлен датчик 3 вибрации, представляющий собою аКселерометр,Механические колебания посредством датчика 3 преобразуют в электрический сигнал, пропорциональный ускорению, который затем подают на вход измерителя 4 шума и вибрации, где усиливают с помощью предварительного усилителя, преобразуют с помощью интегратора в сигнал, пропорциональный величине линейной скорости Ч +а и СОьоЯ движения инструмента в промежутке длительности т импульса резания, выделяют постоянную составляющую сигнала с помощью детектирования. Одновременно. выделенную постоянную составля. ющую сигнала подают на вход измерителя 5 временных интервалов, где измеряют длительность тимпульса резания в каждом цикле колебаний инструмента. Блок коммутации 6, управляемый от микро-ЭВМ 8, подключает аналого-цифровой преобразователь 7 к измерителю 4 шума и вибрации и измерителю 5 .временных интервалов, Аналого- цифровой преобразователь 7 преобразует аналоговые сигналы Ч и тизмерителей 4 и 5 в цифровые коды микро-ЭВМ 8.Определение обусловленных жесткостью параметров звена кинематической пары инструмент-деталь осуществляют следующим образом,Динамические перемещения Удин в направлении радиальной составляющей силы резания определяют как полуразность текущего значения диаметра Отек обработки в зоне резания и величины диаметра 00 обработки (фиг.1), где значение диаметра обработки определяют из известной формулы С учетом (2) выражение (1) приобретает вид Удин = 2) у.10 - Оо(4)1 Ч Ге Согласно закону сохранения импульса и теореме об изменении кинетический энергии вибРаЦионнУю жесткость )вибр Детали определяют в виде формулы где е - заданная масса заготовки;(9) т =(Т - г) - время, когда стружка не контактирует с передней поверхностью инструмента.С учетом (4) и (5) текущее значение радиальной РУ,ибр составлЯюЩей силы РезаниЯ при импульсном нагружении определяют по формуле РУвибр 2- -2-10 - Оо (6) а фактическое значение радиальной РУо составляющей силы резания, как если бы она действовала постоянно, то есть при статическом нагружении, исходя из явлений механизма резания с нечувствительностью к вибрациям, и запаздывание проявления нагрузки и реакции упругих перемещений, - по формуле Известно, что поведение системы при01 г определяют решением в виде а упругие перемещения Уо детали в направлении радиальной составляющей силы резания, как если бы она действовалапостоянно, по известной формуле где Ро - собственная частота колебаний детали;1 - параметр условия крепления детали (в центрах, патроне);Е - модуль упругости материала заготовки;, - момент инерции поперечного сечения обрабатываемого вала.С учетом (7) и (9) величину упругих перемещений Уо детали в направлении радиальной составляющей силы резания, как если бы она действовала постоянно, определяют окончательно по формуле 2 Е 11 ф Со, (10).Если подставить в (9) правую часть выражения (7) и переписать (9) в видеУо,")вибр -- УдинЕ.(11) откуда значение собственной частоты колебаний детали определяюг по формуле Микро-ЗВМ 8 обрабатываетсигналы поалгоритмам (4), (5), (б ), (7), (10), (13) и выдает15 результаты расчета, например, на видеоконтрольное устройство(на фиг.2 не показано).П р и м е р, Обтачивают в центрахвал начисто, Диаметр вала 150 мм, длина= 2000 мм,Режимы резания: скорость обрабатываемой поверхности Чо = 200 м/мин. =10 /6,40 Число оборотов заготовки и = 430,148494,Измеренные параметры представленыв табл.1.Определяемые параметры приведены втабл.2 и 3 (нагружение и измерения на сере 45 дине длинь вала)Данные примера измерений отличают-.ся от экспериментальных данных Соколовского А,П. Формула изобретения Способ определения прочностных параметров кинематической пары инструмент-деталь, включающий приложение нагрузки к одному из звеньев кинематиче ской пары и измерение егодеформации, отличающийся йс я тем, что, с целью расширения технологических воэможностей, нагрузку прикладывают в форме импульса силы в направлении главного движения резания, измеряют длительность импульса резания и текущее значение линейной.Таблица 3 8скорости входного звена в интерваледли- чего определяют прочностные параметры тельности импульса резания, на основании кинематической пары инструмент-деталь.1814973 Составитель, О, Пр Техред М.Моргента ож орректор В Редак иям при ГКНТ ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 оиэводственн Заказ 1603 Тираж .Подписн ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45