На токарных станках с ЧПУ

Выше при описании процессов механической обработки с помощью дифференциальных уравнений типа (5) в качестве параметра, определяющего силу резания, был принят прогиб резца y₁ (см. рис. 20).

Для определения сил резания при растачивании отверстий использованы собственные упругие перемещения оправки 3 (рис. 50), неподвижно закреплен­ной винтами 6в корпусе 7 сменного инструментального блока. Внутри оправки 3установлен с зазором стержень 4;на нем смон­тированы индуктивный бесконтактный датчик, имеющий катушку индуктивности 9, установленную на регулировочной втулке 8,и якорь 14в виде винта с дисковой головкой. Воздушный зазор h между катушкой и якорем регулируется вращением последнего и фиксируется гайкой 15.В паз корпуса 7 вмонтирована электри­ческая схема 16с автономным источником питания, имеющая выход через разъем 13, установленный на крышке 12, на катушку датчика или через радиомодем (10, 11) к внешнему приемнику. Гайка 5служит для регулирования вылета Lрасточного резца. В отверстии оправки 3смонтирован виброгаситель 1. При врезании резца 2в заготовку под действием составляющих Р_х, Р_у оправка 3упруго прогибается относительно торца (сече­ние I–I) корпуса 7 на величину

y_oxy = P_yL³/3EJ + P_xRL²/2EJ, (16)

где L – расстояние от вершины режущих кромок до сечения I–I; R – расстояние от вершины инструмента до оси оправки; Е – модуль упругости; J – момент инерции сечения оправки.

Рис. 50. Динамометрический узел для САдУ растачиванием

отверстий на токарных станках с ЧПУ

Так как стержень 4жестко связан с оправкой 3, то он пере­мещается вместе с последним без прогиба из-за наличия зазора между ними. Вследствие перемещения правого конца стержня с катушкой 9изменяются зазор h и индуктивность катушки.

Малогабаритные динамометрические узлы (ДУ)

Для определения силы, передаваемой через неподвижные или подвижные стыки пар сопрягаемых деталей, могут быть использованы малогабамалогабаритные ДУ. Напри­мер, для САдУ черновой обработкой на станках токарного типа ДУ (рис. 51) выполнен в виде болта, в корпусе 3которого рас­положены стержень 12, упругая разрезная втулка 5(из стали 65Г) и шарик 4. Осевая фиксация стержня и регулирование предва­рительного сжатия втулки 5осуществляют гайкой 10. Внутри втулки неподвижно закреплен консольный элемент 8с тен­зометрическим датчиком. В консоль элемента 8упирается винт 6, служащий для регулирования его предварительного прогиба.

Рис. 51. Малогабаритный динамометрический узел

для САдУ точением на токарных станках

Электрические сигналы с этого элемента снимаются через разъем 2. ДУ устанавливают в резцедержатель 11 вместо одного из болтов крепления резца 9. Предварительной тарировкой ДУ установлена зависимость между осевой силой Р₀и деформацией y_В= f(P₀) втулки 5, а также прогибом y_Г.Э элемента 8, электрические сигналы с которого поступают в УПУ 1. По контрольному прибору последнего можно судить о значении и отклонениях P₀.

При обработке под действием составляющей P_z происходит деформирование резца в плоскости действия этой силы. В результате прогиба резца или деформирования в стыке между ним и резцедержателем стержень перемещается, так как корпус ДУ жестко закреплен гайкой 7. Вследствие этого изменяются величины у_В, y_Г.Э. Устройство 1 фиксирует это отклонение.

Конструктивные параметры ДУ могут изменяться в зависимости от места его установки, значения и направления действующих на устройство сил. Малогабаритное ДУ, предназначенное для встраивания в стыки пар сопрягаемых деталей, показано на рис. 52. ДУ состоит из стального (сталь 65Г) упругого корпуса 2,обладающего высокой жесткостью и имеющего сквозной паз. В нем на текстолитовой прокладке 6неподвижно закреплена разжимная планка 4,которая стянута винтом 5 и жестко крепит гетероэпитаксиальный элемент 3,выполненный в виде камер­тона, со свободной консолью которого контактирует регулировоч­ный винт 10,выполненный из диэлектрика. Винтом создается предварительный натяг элемента 3. Подвод питания и съем сиг­налов с элемента 3, поступающих в УПУ (9), осуществляется через разъем 8. Кожух 1 закрывает измерительную часть ДУ. Два штифта 11служат ограничителями прогиба корпуса 2и ис­ключают его поломку. На нижнюю часть корпуса напылен слой 7 твердосплавного материала, обладающего высокой износостой­костью.

Пример использования ДУ показан на рис. 53. Устрой­ства 1 – 3, 5 и 7 устанавливают в пазы, выполненные в направляющих стола 6станка по правилу шести точек. Стол в процессе обработки имеет поступа­тельное движение относи­тельно станины 8. Глубина каждого паза такая, чтобы корпус ДУ был предварительно деформирован на определенную величину.

Под действием сил и моментов, возникающих в технологической системе при резании, происходит деформирование стыков и стол изменяет свое первоначальное положение. В результате деформации корпусов ДУ изменяются пропорционально перемещению точки, в которой они установлены. Сигналы с упругочувствительных элементов 3,возникающие в результате деформирования и пропорциональные ей, поступают в УПУ 4, где сравниваются и суммируются по определенному алгоритму. УПУ выдает информацию о пространственном положении стола в любой момент времени.