устройство для измерения силы резания в металлорежущем станке

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛЫ РЕЗАНИЯ В МЕТАЛЛОРЕЖУЩЕМ СТАНКЕ, содержащее чувствительный элемент в виде пьезопакета, расположенный в предварительно поджатом состоянии в одной из соответствующих деталей станка, через которую проходит силовой поток, обусловленный силой резания, отличающееся тем, что пьезопакет расположен в дополнительно введенном корпусе, который установлен в пазу, выполненном в торце одной из сопряженных деталей станка.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус, поверхность которого выполнена клиновидной, установлен в пазу, дно которого расположено наклонно относительно оси центров станка, с возможностью регулируемого перемещения вдоль паза путем набора пластин и закрепления на торце соответсвующей детали станка.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введен клиновой элемент, установленный сопряженно с корпусом, поверхность которого выполнена клиновидной, с возможностью регулируемого перемещения путем набора пластин относительно корпуса вдоль паза, дно которого расположено параллельно оси центров станка, и с возможностью закрепления на торце соответствующей детали станка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерению силы резания при механообработке.

Известны устройства для контроля силы резания, выполненные в виде измерительных пластин и измерительных колец. Измерительная пластина состоит из стальной пластинки с четырьмя однокомпонентными пьезоэлектрическими измерительными элементами. Такие устройства обычно монтируются между основной плитой инструментальной револьверной головки и салазками токарного станка. Измерительное кольцо сконструировано по тому же принципу, что и измерительные пластины. На токарных станках с горизонтальной и вертикальной осями поворота револьверных головок оно устанавливается между жестко закрепленным кольцом Хирта и литым корпусом револьверной головки.

Недостатком этих устройств является сложность их установки и необходимость разборки станка при замене и доводке устройств.

Известны трехкомпонентные кварцевые динамометры для измерения трех составляющих силы, выполненные в виде резцедержателей. Динамометр состоит из базового измерительного блока с встроенными с большим предварительным натяжением между верхней и нижней плитами четырьмя трехкомпонентными датчиками силы и стальной державки для крепления инструмента.

Недостатком таких динамометров является их использование только при проведении экспериментов для определения сил резания.

Наиболее близким к изобретению является резцедержатель для измерения силы резания, содержащий корпус, подкладную планку и плиту, несущую резец. Плита имеет возможность вертикального перемещения для настройки и снабжена скошенной под углом опорной поверхностью. Этой наклонной поверхностью плита сопрягается с поверхностью подкладной планки, скошенной под тем же углом. Подкладная планка с блоками пьезокерамических пластин имеет возможность продольного перемещения в пазу корпуса.

Недостатками конструкции прототипа являются низкая жесткость резцедержателя, связанная с тем, что его корпус опирается только на пьезокерамические пакеты; большое количество устройств для измерения силы резания при многоинструментальной обработке, сложность замены силоизмерительных устройств.

Цель изобретения - уменьшение влияния силоизмерительного устройства на жесткость станка, использование одного силоизмерительного устройства при многоинструментальной обработке, облегчение установки и замены устройства.

Это достигается тем, что устройство для измерения силы резания установлено в наклонном пазу, выполненном в одной из сопряженных деталей станка, причем дно паза выполнено параллельно оси центров станка. Через данные сопряженные детали должен проходить силовой поток, обусловленной силой резания. Например, в токарном станке 1716 ПФ4 в качестве сопряженных деталей можно использовать корпус револьверной головки и плиту, расположенную под этим корпусом.

Пьезопакет предварительно поджат клиновидным корпусом. Усилие этого поджатия определяется положением корпуса в пазу в продольном направлении, которое фиксируется с помощью съемных пластин.

На фиг. 1 изображено устройство для измерения силы резания; на фиг. 2 - вариант устройства.

В одной из двух сопрягаемых деталей 1, 2 (фиг. 1), через которые проходит силовой поток, обусловленный силой резания, выполнен наклонный паз, в котором размещен клиновидный корпус 3 с пьезопакетом 4. Пьезопакет, контактирующий с деталью 1 через шайбу, предварительно поджат клиновидным корпусом посредством винта 7. Положение корпуса 8 в продольном направлении в пазу детали 2 определено набором пластин 6.

При изменении набора пластин регулируется положение корпуса в пазу и следовательно выбирается усилие предварительного поджатия пьезопакета. Для предотвращения раскалывания пьезопакета 4 необходимо обеспечить точное сопряжение между деталью 1, шайбой 5, пьезопакетом 4, корпусом 3 и наклонным пазом детали 2.

В детали 2 станка выполняется горизонтальный паз. Усилие предварительного поджатия пьезопакета 4 осуществляется сменным клином 8, контактирующим с корпусом 3 (фиг. 2). Положение клина 8 в продольном направление в пазу детали 2 определено набором пластин 6. Посредством доводки сменного клина 8 достаточно просто обеспечить выполнение требований к точности сопряжений детали 1, шайбы 5, пьезопакета 4, корпуса 3, клина 8 и паза в детали 2.

Техническое преимущество изобретения заключается в том, что данное устройство постоянно встроено в станок и позволяет измерять силу резания при многоинструментальной обработке непосредственно в процессе обработки, в процессе резания. Измерения при этом производятся при помощи одного устройства, встраиваемого в любой стык деталей станка, через которые проходит силовой поток, обусловленный силой резания. Жесткость станка практически не изменяется, так как площадь силоизмерительного устройства пренебрежимо мала по сравнению с площадью указанного стыка деталей станка.

Конструкция данного устройства и способ встраивания позволяют осуществить его установку и замену без разборки станка.