Проектирование автоматизированнь1х станков и комплексов (862475), страница 36

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 36)

На рис.4.25,а представлена типовая кон­струкция акселерометра. При воздействии на корпус1механических колеба­ний с ускорением у инерционная масса т с силой Fпьезокерамические элементы2.= тупорционален силе F и, следовательно, ускорению у."',,.,"2б/\..J:!..Jа2fs\3вРис.4.25.деформируетВозникающий электрический зарядПьезоэлектрический (а), термоэлектри­ческий (б) и индукционный (в) преобразователиqпро­4.4. Средства и методы исследоватшя динамической системы станков191Чувствительность преобразователя определяется как отношение напря­жения И (зарядаq)на обкладках пьезоэлемента к воздействующему на негоколебательному ускорению:S=U/y=q/y.Для пьезоэлектрических преобразователей характерны малые габаритныеразмеры и масса(5 ...

60 г), они работают в диапазоне от долей герц до десят­2ков килогерц. Диапазон измеряемых ускорений у = 0,01 .. .400 ООО м/с , чув­ствительность S = 0,1 ... 100 мВ·с2/м.При исследовании преобразователь жестко прикрепляют к детали, причемесли рабочая частота/раб>2кГц, преобразователь приваривают или приклеи­вают. Масса преобразователя не должна превышать1О %от массы исследуе­мой детали.

Диапазон рабочих частот выбирают в интервале20 .. . 30 % от ре­зонансной частоты. Необходимо учитывать наличие поперечной чувстви­тельности, достигающей2 ... 20 %.Принцип действия термоэлектрического преобразователя основан на воз­никновении термоэлектрического тока в цепи инструмент-4.25, 6).изделиенок вследствие нагрева и разнородности их материалов (рис.ста­Боль­шой ток и малая инерционность позволяют исследовать процесс резания ирегистрировать характер изменения сил и температуры, точно фиксироватьвремя резания, а также выполнять другие измерения простыми средствамистрелочным прибором1 или осциллографом 2-без усилителя. Измерительнуюсхему подключают к изолированному резцу и какой-либо корпусной дета­ли3.Для усиления сигнала подключение рекомендуется проводить непо­средственно к обрабатываемой детали4.В основу работы индукционного преобразователя положено явлениеэлектромагнитной индукции.длинойlсо скоростьюvПри движенииэлектрическогопроводникав магнитном поле с индукцией В в проводнике наво­дится электродвижущая сила Е при числе витковw:E=Blvw.Наводимая сила пропорциональна измеряемой линейнойскорости.

На рис.4.25,измерения линейной скорости. Сердечникется между полюсамиvили угловой ffiв показана схема индукционного преобразователя дляNиSдвижной части конструкции1вместе с катушкой2перемеща­магнита. Сила Е пропорциональна скорости по­3, скрепленной ссердечником1.В металлорежущих станках индукционные преобразователи широко ис­пользуют для измерения скорости вращения (тахогенераторы постоянного ипеременного тока). Для измерения длины или ускорения на выходе преобра­зователя включают соответственно интегрирующий или дифференцирующийконтур.1924.

Динамика4.4.2. Регистрирующиестанковизмерительные приборыДля визуального наблюдения и записи быстроизменяющихся параметровДС станков применяют светолучевые (магнитоэлектрические) и электронно­лучевые (электронные) осциллографы.Верхний предел частот, регистрируемых светолучевым осциллографом,определяется собственной частотой вибратора и составляеттолучевой осциллограф имеет много каналов(4--120,5 ...

7кГц. Све­и более), что позволяетодновременно регистрировать несколько параметров. Его достоинство-возможность записи очень медленных и быстропротекающих процессов пе­риодического и непериодического характера.В лабораторных условиях применяют отечественные светолучевые ос­циллографы Н-700, Н-102 и другие с записью на фотопленку или светочув­ствительную бумагу, в том числе 12-канальный осциллограф Н-115 , приспо­собленный для записи на ультрафиолетовую бумагу УФ-67 с быстрым прояв­лением изображения на свету.Принцип работы электронно-лучевого осциллографа основан на взаимо­действии электронного луча с электрическим (или магнитным) полем, обра­зуемым напряжением (или током), подведенным от исследуемого объекта.Основной частью осциллографа является электронно-лучевая трубка.

Излу­чаемый катодом поток электронов с помощью управляющего электрода ианодов собирается в узкий луч, который оставляет на экране яркое пятно.Изображение исследуемого процесса на экране осциллографа получается спомощью отклоняющих пластин. Напряжение от измерительного преобразо­вателя через усилитель подается на пластины, смещающие луч в вертикаль­ной плоскости.

Другая пара пластин получает напряжение от генератора раз­вертки и создает линейную разверткумещается слева направо.-пятно на экране равномерно пере­Чтобы получить неподвижное изображение наэкране, генератор развертки синхронизируют с исследуемым напряжением.Высокая чувствительность и безынерционность электронного луча позво­ляют исследовать как импульсные, так и периодические процессы с частотойв десятки миллионов герц. Одновременно можно регистрировать только одинили два (при двухлучевой трубке) параметра, что является существенным не­достатком электронно-лучевых осциллографов.Усилитель, работающий в комплекте со светолучевым осциллографом,должен быть рассчитан на малое сопротивление вибратора, одинаково ли­нейно усиливать положительное и отрицательное напряжения, так как сигналот тензопреобразователя может изменять свой знак.

Частотная характеристи­ка усилителя должна быть согласована с частотными свойствами вибратораосциллографа.В последние годы произошли существенные изменения в расширениивозможностей регистрирующих приборов при их компактности. Измеритель­ный комплекс «Вибропорт-41 » фирмыCarl Schenk использует бесконтактныйиндуктивный измерительный преобразователь для измерения и регистрации4.4.

Средства и методы исследоватшя динамической системы станков193вибросмещений, виброскорости, частот колебаний, частот вращения и другихпараметров. Результаты измерений изображаются в цифровой или графиче­ской форме на встроенном принтере. Выполняется статистическая обработкарезультатов измерения, измерение других параметров работающего станка.Комплекс можно использовать как в лабораторных, так и в производствен­ных условиях.Для автоматизации исследований и обработки информации большие воз­можности имеет среда графического программирования LaЬVIEW.

В частно­сти, информация о быстропротекающих процессах аккумулируется и переда­ется в компьютер для обработки и вывода электронной версии.4.4.3. Экспериментальные методы исследованиядинамической системы станковВ лабораторных и производственных условиях виброустойчивость стан­ков оценивают по предельной стружкемаксимальной ширине (глубине)-среза, при которой работа осуществляется без вибраций, по АФХЧ, по изме­нению коэффициента устойчивости и т. д. Наибольшее распространение по­лучили первые два метода.Исследование виброустойчивостистанка попредельной стружке.В этом случае в процессе резания создают реальные условия нагружения иработы подвижных соединений станка и исключают погрешность, связаннуюс линеаризацией его ДС.Предельную стружку определяют для каждого фиксированного параметрарезания или элемента станка(скоростирезания, подачи, вылета оправки идр.) при последовательном увеличении ширины (глубины) резания до момен­та интенсивного роста колебаний (см.

рис.4.13).Схема измерения колебаний с использованием светолучевого осцилло­графа О приведена на рис.4.26,а. Деталь1обрабатывают по цилиндриче­ской поверхности проходным или широким резцом. Колебания регистрируютиндуктивными преобразователями2,установленными с зазором о= 0,4ммсимметрично по отношению к заготовке (шпинделю). Оба преобразователяявляются активными,ихвключают вполумост, часть котороговстроенавусилитель У.На осциллограмме (рис.4.26, 6)приведена запись колебаний заготовки самплитудой Авибр, на фоне которых четко просматривается биение шпинделя самплитудой А 6 и более низкой частотой. Нижняя кривая представляет собойзапись переменного тока частотойЧастоту колебаний заготовки50 Гц и используется как отметчик времени.определяют по отрезкам ln и lm, которые со­держат соответственно п и т периодов колебаний:f = 50/тп/(lпт).Амплитуду колебаний Авибр определяют при тарировке изменением зазо­ра о.1944.

Динамикастанков1D•-++-+--+ -+--+-·-•·- - -•••••......+-+--~~•о°'lmбоаРис.4.26. Измерительная схема (а)и осциллограмма(6) колебанийшпинделяДля определения предельной ширины резания Ьпред, например, в функциискорости резанияv,при каждом фиксированном значенииvширину резанияЬ увеличивают до тех пор, пока измеренная амплитуда колебаний Аверх не до­стигнет допустимого значения А доп ( см.

рис.4.13).Периодическое возникновение и исчезновение колебаний свидетельству­ет о кинематических или конструктивных недостатках в станке, в частностио неудовлетворительном контакте конуса оправки.Одним из методов поиска причин низкой виброустойчивости станков яв­ляется определение форм колебаний, характеризующих пространственнуюдеформацию станка. Под формой колебаний станка понимают совокупностьотношений перемещений колеблющихся точек к какой-либо отдельной точкеУС, полученных в определенный момент времени.

Для снятия формы коле­баний выбирают опорную точку, с которой сравнивают колебания всехостальных.Возбуждение колебаний осуществляется резанием в наиболее виброопас­ном режиме, измерение-индуктивными или проволочными преобразовате­лями. Относительные амплитуды колебаний наносят на контуры станка.Дальнейшему исследованию подлежит тот элемент станка, где отклонениянаибольшие.Исследование виброустойчивости станков по АФЧХ его ДС. Наиболееточно АФЧХ определяют экспериментально. В.

А. Кудиновым разработаныметодика и средства измерения частотных характеристик ЭУС и процессарезания, которые позволяют прослеживать влияние отдельных конструктив­ных и технологических параметров на устойчивость ДС станка.Характеристику ЭУС следует определять на работающем станке или нахолостом ходу. В последнем случае сохраняется подвижность соединений идопускаемая погрешность невелика.

Однако в обоих случаях возникают4.4. Средства и методы исследоватшя динамической системы станков195трудности в создании внешней нагрузки и измерении относительных смеще­ний между подвижными звеньями станка: инструментом и заготовкой.На практике часто характеристики ЭУС определяют на неработающемстанке.

Характеристики

Список файлов книги