приспособление для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании

Формула изобретения

1. Приспособление для измерения малых сил при электроалмазном шлифовании, содержащее закрепленный на столе заточного станка корпус, в котором установлен держатель, тензометрическую вставку, отличающееся тем, что на держателе установлены подшипники качения и быстросменная головка для крепления шлифуемого образца, а на противоположном конце держателя крепится стопорная пластина, в вертикальном направлении держатель фиксируется подшипниками, которые запрессованы на двух осях, прикрепленных посредством гаек к корпусу, в горизонтальном направлении держатель фиксируется четырьмя болтами, в торец которых запрессован шарик, при этом под действием силы резания держатель деформирует тензометрическую вставку, по изменению сопротивления которой судят о величине сил резания.

2. Приспособление по п. 1, отличающееся тем, что к нижней части быстросменной головки прижат подшипник, запрессованный на ось и фиксируемый на определенной высоте.

3. Приспособление по п. 1, отличающееся тем, что тензометрическая вставка имеет проволочные датчики сопротивления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приспособлениям по измерению сил резания и может быть использовано при исследовании процессов электроалмазного шлифования.

Известна конструкция тензометрического динамометра [1]. Силы Рх, Ру, Pz, приложенные к резцу, закрепленному в спецдержателе, передаются упругим элементам, выполненным в виде полуколец, граненных снаружи. На гранях и внутренних цилиндрических поверхностях каждого элемента наклеены проволочные датчики. Например, сила Ру воспринимается датчиками, при этом наружные датчики растягиваются, а внутренние датчики сжимаются. Сила Pz создает изгибающий момент, в результате чего датчики верхнего пояса растягиваются, а датчики нижнего пояса сжимаются. Сила Рх воспринимается датчиками, наклеенными на наружных боковых сторонах.

Недостатком указанного приспособления является громоздкость конструкции и невозможность определения малых сил при шлифовании металлов.

Известна также конструкция универсального динамометра УДМ конструкции ВНИИ [2] . Полость корпуса, в которой помещена державка, выполнена в виде квадратной пластины с круглым фланцем на верхней части. Круглый фланец державки предназначен для закрепления на диаметре сменных приспособлений: резцедержателя или столика. Державка установлена в корпусе на 16 упругих опорах. Каждая опора состоит из тонкостенной втулки и двух ножек. Ножки образуют два упругих шарнира. Площади сечений втулки и ножек опоры равновелики и выбраны так, чтобы материал опоры работал в области упругих деформаций. Опоры установлены в направляющих втулках. Каждая из опор динамометра имеет предварительный натяг, который несколько превышает половину нагрузки, максимально допустимой для опоры. Благодаря натягу опор устраняются все зазоры и контактные деформации в стыках деталей динамометра. Величину натяга опор регулируют поворотом гаек. После регулирования величины натяга гайки фиксируют с помощью сухарей и закрывают крышками. На втулки опор наклеены проволочные датчики сопротивления. На опоры, оси которых расположены вертикально, наклеено по одному датчику, которые соединены в схемы измерения сил Ру и Рх, вторые датчики - в схему измерения Мкр. Провода от каждого датчика выведены через отверстия в корпусе динамометра на панель и присоединены к клеммам. На панели датчики соединяют в измерительные схемы. Полость корпуса динамометра, в которой расположена панель, закрывают крышкой. Провода от измерительных схем выведены на разъемное шасси.

Недостатком указанной конструкции является невозможность определения малых сил при шлифовании.

Технический результат - возможность определения малых сил резания при электроалмазном шлифовании сверхтвердыми материалами.

Технический результат достигается следующим образом. Для того чтобы измерить составляющую силы резания, необходимо держатель лишить пяти степеней свободы, это условие удовлетворяется с помощью подшипников качения. За счет того, что в конструкции присутствует трение качения, можно предположить, что силы трения ничтожно малы и ими можно пренебречь. В процессе затачивания силы резания беспрепятственно передаются на тензометрические датчики и фиксируются самописцем. Конструкция тензодатчиков позволяет жестко зафиксировать положение держателя и тем самым лишить его шестой степени свободы. Это приводит к тому, что сила Ру передается непосредственно на тензодатчик. Так как система стержень - тензодатчик жесткая, то можно предположить, что и упругие силы, свойственные механическим динамометрам, отсутствуют или ничтожно малы.

На фиг. 1 изображена конструкция приспособления для измерения малых сил резания, разрез по А-А на фиг.2; на фиг.2 - вид сбоку.

Приспособление состоит из держателя 11, к корпусу которого на осях 18 и 21 устанавливаются подшипники качения 27, 28 и 33, 34. К держателю прикручивается болтами 31 и 32 быстросменная головка 14 для крепления шлифуемого образца 15. На противоположном конце болтом 7 крепится стопорная пластина 5 и фиксируется гайкой 6. Держатель установлен в корпусе 9 и зафиксирован в вертикальном направлении подшипниками 10 и 12, которые запрессованы на две оси 26. Посредством четырех гаек 25 оси прикреплены к корпусу 9. Корпус приспособления крепится на столе 17 заточного станка болтом 19 и гайкой 20. Для защиты подшипников от пыли и электролита предусмотрены пластинки 8 и 13.

Для придания жесткости в вертикальном направлении к нижней части быстросменной головки прижат подшипник 16, запрессованный на ось 30 и фиксируемый на необходимой высоте двумя болтами 29. В горизонтальном направлении держатель фиксируется четырьмя специальными болтами 24, в торец которых завальцован шарик 22, необходимый для уменьшения коэффициента трения о корпус держателя и обеспечения требуемой жесткости. Для фиксации болтов предусмотрена гайка 23.

Для измерения радиальной силы Ру установлена тензометрическая вставка 3 с проволочными датчиками сопротивления (R=200 Ом), расположенная между болтом 2 и выступом корпуса. Усилие прижима регулируется гайкой 1.

Принцип работы динамометра основан на преобразовании механических перемещений при деформации чувствительных элементов в изменение омического сопротивления.

Приспособление работает следующим образом. Под действием силы резания деформируется тензометрическая вставка 3; при нагружении радиальной силой Ру шлифуемого образца 15 держатель 11, лишенный пяти степеней свободы посредством подшипников качения 10, 12, 27, 28, 33, 34 и шестой степени свободы - прижимом тензометрической вставки 3, давит на нее через шарик 4. При малейшем изменении давления изменяется сопротивление на тензорезисторах, соединенных в мостовую схему, вследствие чего изменяется ток в цепи. Изменение силы тока под влиянием изменяющихся напряжений регистрируется миллиамперметром или осциллографом после предварительного, значительного усиления с помощью усилителя.

Таким образом, данная конструкция приспособления позволяет замерить возникающие при шлифовании малые радиальные силы, по которым судят о режущей способности шлифовальных кругов.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Вульф А.М. Резание металлов. М.- Л.: Машгиз, 1963, 428 стр. с илл.

2. Руководство к универсальному динамометру УДМ конструкции ВНИИ. М., 1983.