Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 49 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ да построения измерительной оснастки заключается в деформировании упругого элемента многокомпо- нентного датчика силы резания [3], встроенного в МИО. При этом многокомпонентный датчик силы выполняется автономным функциональным узлом (измерительным модулем), измерительные и инфор- мационные возможности которого планируется рас- ширить путем дополнительного размещения цепей измерения температуры и вибрации. Исследование и контроль метрологических характеристик измери- тельного модуля обеспечивается экспериментальны- ми приемами, применяемыми в силоизмерительной и испытательной технике [4]. Для выбора базовой конструкции упругого элемента встроенной измерительной оснастки на первом этапе исследований проводилось модели- рование силовых процессов в МИО с использова- нием метода конечных элементов [5]. Методика моделирования включала анализ полей деформации Моделирование полей деформации в МИО Номер этапа Усилие прижатия МИО, кН Составляющие усилия резания, кН Максимальная деформация, мм Рx Рy Рz 1 20 - - - 0,020 2 20 4 4 4 0,032 3 20 4 4 0 0,028 4 20 0 4 4 0,029 во внутреннем объеме инструментальной оснастки с учетом предварительного усилия прижатия смен- ного модуля к корпусу, а также различных значений силы резания и направлений ее действия в про- странстве. Моделирование полей деформаций в МИО про- ведено в несколько последовательных этапов, отра- женных в таблице и на рис. 1. На первом этапе модель нагружалась только уси- лием прижатия сменного модуля к корпусу МИО. Результаты первого этапа моделирования подтверж- дают, что максимальные смещения в детали состав- ляют 0,0197 мм и не превышают предельных дефор- маций по условиям жесткости 0,03...0,05 мм. Из анализа второго и последующих этапов моде- лирования следует, что при введении в модель допол- нительной силы – силы резания, меняется распреде- ление составляющих вектора силовой нагрузки, но при этом максимальная деформация не превышает предельно допустимого значения. Для проверки подлинности результатов модели- рования был изготовлен опытный образец упругого элемента из стали ХВГ и производилось его нагру- жение на разрывной машине Р-10. По результатам нагружения был построен график зависимости деформации упругого элемента от воз- действующего на него усилия. Как видно из графиков, полученные в результа- те моделирования данные совпадают с реальными результатами, поэтому полученную форму упругого элемента можно считать окончательной. а б в г д Рис. 1. Нагружение измерительного модуля: а – система координат; б – на первом этапе; в – на втором этапе; г – на третьем этапе; д – на четвертом этапе Рис. 2. Упругий элемент на разрывной машине Р-10