Измерение силы резания динамометрами
Измерение силы резания динамометрами
Как правило, в теоретически выведенные уравнения входят параметры, числовые значения которых неизвестны и зависят от режимов резания и степени износа лезвий резца. Найти значения этих параметров можно лишь экспериментально, выполнив непосредственные измерения силы резания Р специальным динамометром. Поэтому все теоретически выведенные уравнения предназначены лишь для качественного анализа зависимости силы резания Р от режимных, геометрических и физических параметров и не используются на практике как рабочий математический аппарат для количественного выражения действующих сил резания.
Нормирование режимов резания для условий производства ведут по уравнениям, математически описывающим результаты определения составляющих Рx, Ру и Рz; силы резания специальными динамометрами.
НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИНАМОМЕТРОВ. Принцип действия всех динамометров основан на измерении упругой деформации измерительных элементов динамометров, пропорциональной значению измеряемой составляющей силы резания. Динамометры, имеющие лишь один измерительный элемент, используемый обычно для измерения вертикальной (главной) составляющей Рz силы резания, называются однокомпонентными. Динамометры, имеющие два взаимно перпендикулярно расположенных измерительных элемента, например, для одновременного измерения вертикальной Рz; и горизонтальной Pх составляющих, называются двухкомпонентными.
Динамометры, имеющие три взаимно перпендикулярно расположенных измерительных элемента для одновременного измерения всех трех составляющих Рx, Ру и Рz, называются трехкомпонентными. Измерение упругих деформаций измерительных элементов токарных динамометров может осуществляться принципиально различными способами, из которых наибольшее распространение получили гидравлический и тензометрический.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ДИНАМОМЕТРЫ. Принципиальная схема гидравлического измерительного устройства показана на рис. 1.
Рис. 1. Схема измерения силы резания гидравлическим динамометром
На лезвие резца действует вертикальная составляющая Рz силы резания. Нижней опорной плоскостью резец через шарик 2 опирается на поршень 3. Задним концом державка резца через шарик 1 опирается на неподвижную опору корпуса динамометра. Сила Р2, действующая на поршень, больше измеряемой составляющей Рz в l1/l2 раз, т. е. P2 = Pz l1/l2 Поршень 3 с силой P2 давит через гибкую прокладку 4 на жидкость, заполняющую емкость 5. Давление в жидкости р = P2/A, где A - площадь поршня 3, и передается через отводную трубку б на изогнутую трубчатую пружину 7. Под действием давления упруго деформируемая пружина разгибается и через рычаг 9, соединенный с ней шарниром 8, перемещает вверх стрелку 10 с пером 11. Перо, отклоняясь, оставляет на движущейся слева направо бумажной ленте 12 запись. Отклонение Н пера в любой точке записи пропорционально силе Р2 По отклонению пера, измеряемому в единицах длины (мм), с помощью тарировочного графика или таблицы находят значение составляющей силы Pz = P2l2/l1 в единицах силы (кН).
Критерии - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.
На ленте регистрирующего устройства трехкомпонентного гидравлического динамометра стрелки трех автономно действующих измерительных устройств производят записи для составляющих Рx, Рy и Рz. измеряемой силы резания.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТЁНЗОМЕТРИЧЕСКИЕ ДИНАМОМЕТРЫ. Принципиальная схема электрического измерительного устройства показана на рис. 2. Здесь базирование резца и силы Рz P1 и P2, действующие на него, такие же, как для гидравлического динамометра, и, следовательно, на упругий измерительный элемент 1 оказывает воздействие сила P2 = Pz l2/l1. На упругий элемент 1 наклеен тензометрический датчик 2.
Рис. 2. Схема измерения силы резания тензоэлектрическим динамометром
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. Для измерения сопротивления датчика используется мостовая схема из сопротивлений R1, R2, R3 и R4, в которую датчик сопротивлением R1 подсоединяется в качестве одного из плеч моста. Упругая деформация измерительного элемента 1 и, следовательно, наклеенного на нем датчика приводит к изменению сопротивления R1 датчика и нарушению баланса моста, питаемого напряжением от источника 3. Возникает разность потенциалов между точками А и Б моста, значение которой пропорционально изменению сопротивления R1 датчика, соответствующему деформации упругого элемента под действием силы Рz. Подсоединенный к точкам А и Б моста усилитель 4 усиливает сигнал разбаланса, который затем поступает на регистрирующий прибор 5. Отклонение Н на ленте 6, зафиксированное при резании, может быть пересчитано в значение действующей при резании составляющей силы резания Рz согласно предварительно проведенной тарировке.
Токарные динамометры за счет конструктивного исполнения с использованием описанной схемы замера одной составляющей силы резания обеспечивают одновременную запись всех трех составляющих Px, Ру и Рz.
