Измерение составляющих силы резания динамометрами

Как правило, в теоретически выведенные уравнения входят параметры, числовые значения которых неизвестны и зависят от режимов резания и степени износа лезвия резца. Найти значения этих параметров можно лишь экспериментально, выполнив непосредственные измерения силы резания Р специальным динамометром.

Назначение и принцип работы динамометров

Принцип действия всех динамометров основан на измерении упругой деформации измерительных элементов динамометров, пропорциональной значению измеряемой составляющем силы резания. Динамометры, имеющие лишь один измерительный элемент, используемый обычно для измерения вертикальной (главной) составляющей силы резания P_z, называются однокомпонентными. Динамометры, имеющие два взаимно перпендикулярно расположенных измерительных элемента, например, для одновременного измерения вертикальной P_z и горизонтальной Р_х составляющих, называются двухкомпонентными. Динамометры, имеющие три взаимно перпендикулярно расположенных измерительных элемента для одновременного измерения всех трех составляющих силы резания Р_х, Ру и P_z, называются трехкомпонентными.

По принципу действия динамометры подразделяют на механические, электрические и гидравлические.

При необходимости измерения среднего значения сил можно пользоваться наиболее простыми механическими динамометрами (рис. 12.6), где обычно в качестве регистрирующего прибора применяется индикатор. Динамометр ДК-1 состоит из корпуса 3, от которого отходят два упругих торсионных бруска 2, переходящих в люльку 1, к которой двумя болтами крепится резец. К люльке 1 одним концом приварена длинная планка 4, второй конец планки упирается в промежуточный стержень 5 демпфирующего устройства. Измерительный штифт индикатора 6 упирается в промежуточный стержень 5. Индикатор 6 защищен от стружки корпусом 7. Динамометр устанавливают на верхних салазках суппорта токарного станка (сняв предварительно резцедержатель) и закрепляют болтом, проходящим через отверстие А в корпусе 3 динамометра.

При точении под воздействием главной составляющей силы резания P_z торсионные бруски 2 упруго деформируются (закручиваются), вследствие чего свободный конец стержня 4 поднимается вверх, вызывая (через промежуточный стержень 5) перемещение штифта индикатора 6.

Предварительно динамометр тарируют, т.е. устанавливают зависимость между силой и показаниями индикатора 6. Для устранения появления возможных колебании конца планки 4 в динамометре предусмотрено демпфирующее (успокаивающее) устройство, состоящее из поршня (с двумя малыми отверстиями), насаженного на стержень 5 и расположенного в закрытом цилиндре корпуса. Цилиндр заполнен вязким маслом.

Рис. 12.6. Схема однокомпонентного динамометра ДК-1.

Электрические тензометрические динамометры.

Электрические динамометры компактны, обладают высокой чувствительностью, безинерционны. Электрическими динамометрами можно исследовать быстро сменяющиеся динамические процессы. Основным узлом динамометра является датчик, преобразующий малые упругие деформации в электрические величины. В динамометрах для измерения сил резания применяют пьезоэлектрические, электроконденсаторные, проволочные, электроиндуктивные и другие датчики. Принципиальная схема электрического измерительного устройства показана на рис. 12.7. На упругий элемент наклеен тензометрический датчик. При наклейке датчика на упругий элемент его ориентируют таким образом, чтобы направление участков проволоки с большей протяженностью (база датчика) совпадало с направлением ожидаемых упругих деформаций.

Рис. 12.7. Схема измерения силы резания тензоэлектрическим динамометром.

Для измерения сопротивления датчика используется мостовая или полумостовая схема из сопротивлении Rl, R2, R3 и R4, в которую датчик сопротивлением R1 подсоединяется в качестве одного из плеч моста. Упругая деформация измерительного элемента и, следовательно, наклеенного на нем датчика приводит к изменению сопротивления R1 датчика и нарушению баланса моста, питаемого напряжением от источника. Возникает разность потенциалов между точками А и Б моста, значение которой пропорционально изменению сопротивления R1 датчика, соответствующему деформации упругого элемента под действием силы P_z. Подсоединенный к точкам А и Б моста усилитель усиливает сигнал разбаланса, который затем поступает на регистрирующий прибор. Отклонение на ленте, зафиксированное при резании, может быть пересчитано в значение действующей при резании составляющей силы резания P_z согласно предварительно проведенной тарировке.

Гидравлические динамометры.

Принципиальная схема гидравлического измерительного устройства показана на рис. 12.8. На лезвие резца действует вертикальная составляющая силы резания P_z. Нижней опорной плоскостью резец через шарик опирается на поршень. Задним концом державка резца через шарнир упирается на неподвижную опору корпуса динамометра. Сила Р₂ действуюет на шарик опиращийся на поршень, больше измеряемой составляющей P_z в l ₁ / l ₂раз, т.е. Р₂ = P_z · l ₁ / l ₂. Поршень с силой Р₂ давит через гибкую прокладку на жидкость, заполняющую емкость. Давление в жидкости р = Р₂ /А, где А - площадь поршня, и передается через отводную трубку на изогнутую трубчатую пружину. Под действием давления упругодеформируемая пружина разгибается, и через рычаг, соединенный с ней шариком, перемещает вверх стрелку с пером. Перо, отклоняясь, оставляет на движущейся слева направо бумажной ленте запись. Отклонение пера в любой точке записи пропорционально силе Р₂. По отклонению пера, измеряемому в единицах длины (мм), с помощью тарировочного графика находят значение составляющей силы P_z = Р₂· l ₂ / l ₁в единицах силы (кН).

Рис. 12.8. Схема измерения силы резания гидравлическим динамометром

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 228; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!