Технические науки/3.Галузеве машиностроения

Ляшков В.С.

Херсонский национальный технический университет, Украина

УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ УСИЛИЙ РЕЗАНИЯ ПРИ ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ

Изучение многих вопросов теории резания металлов связано с необходимостью измерения величины сил, действующих на резец в процессе резания.

Основным принципом работы аппаратуры, применяемой в настоящее время для этой цели, является регистрация упругого изгиба резца или другого элемента, жестко связанного с ним, под действием измеряемых сил. При этом желательно иметь величину прогиба упругого элемента минимальной. Это обеспечивает большую жесткость динамометра, тем самым приближая процесс резания резцом, закрепленным в динамометре , который мы имеем в производственных условиях.

Эксплуатация динамометра малой жесткости приводит к целому ряду затруднений: в большом диапазоне скоростей резания возникают вибрации, искажающие процесс деформации стружки, изменяется действительная геометрия резца, сечение среза и т. д.

Наиболее удачными с этой точки зрения являются динамометры, имеющие микронные перемещения упругого элемента, именно такими характеристиками обладает динамометр УДМ 600. На безе него было создано оборудование для регистрирования усилий резания, и возможностью записи на жесткий диск персонального компьютера (рис.1). Для надежной регистрации малых перемещений применяют тензодатчики, установленные внутри динамометра и выполняющие роль опоры на которую передаются усилия, возникающие при резании металлов (рис.2). Импульсы возникающие в процессе работы датчиков усиливаются и подаются на блок схемы АЦП и блок визуального контроля, что обеспечивает непосредственный контроль за ходом резки метала, а также возможностью регистрации данных. К тому же электрическая схема вносит обязательно свои погрешности в показания приборов, причем эти погрешности порой чрезвычайно трудно учесть, поэтому была разработана система установки нуля.

Рис.1. Прибор – усилитель

Рис.2. Устройство головки УДМ-600

Как видно на рис.2, тенозостанция на каждой оси перемещения имеет группу датчиков состоящие из 8 или 4 , которые при соединении в по мостовой схеме позволяют регистрировать нагрузки по двум направлениям. Сигнал с тензодатчиков поступает на прибор усилитель, структурная схема которого показана на рисунке (рис.3), имеющий три коэффициента усиления 10,100 и 1000, после устраняются (система установки нуля) погрешности электрических цепей и дрейф датчиков внутри тензостанции. Далее следует разветвление на блок визуального контроля и АЦП. Визуальный контроль представляет собой отдельную схему выполненную со своим усилителем, системой определения модуля, и светодиодных панелей отображающие информацию о силах резания.

Рис.3. Структурная схема блока усилителя

В качестве АЦП использовался двух канальный осциллограф соединяющейся с персональным компьютером по средствам USB кабеля. Программное обеспечение позволяет регистрировать данные с периодичностью от 0,1 до 1 секунды, а также проводить их запись в виде рисунков графов и таблиц в формате Microsoft Excel 2003(рис.4).

Рис.4. Пример результатов полученных при фрезеровании

Выводы:

1. Даная структура такого усилителя дает возможность работать в неограниченном диапазоне нагрузок

2. Тензостанция и усилитель имеет прямолинейную характеристику, чрезвычайно удобную при эксплуатации.

3. Конструкция усилителя может быть использована для регистрации показаний тензодатчиков.