Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 50 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Полученные данные о деформации применены для обоснования базовой конструкции упругого эле- мента многокомпонентного датчика, физический принцип работы которого основан на тензорезистор- ном эффекте [6,7]. Результаты исследования и их обсуждение Упругий элемент многокомпонентного датчика силы резания изготовлен кольцевой формы, на поло- вине высоты которого выполнены симметрично от- носительно друг друга в плоскости перпендикуляр- ной вертикальной оси кольца четыре плоские балки, воспринимающие деформацию от действия вектора силовой нагрузки (рис. 4). Узлы ввода силы размеще- ны в середине балок. Нижняя сторона кольца опира- ется на четыре выступа, являющиеся силоопорными элементами балок, а на противоположных сторонах каждой балки размещены тензорезисторы, соединен- ные в гальванически независимые мостовые цепи. Место установки упругого элемента во внутреннем объеме модульной оснастки выбрано на основе ана- лиза модели силового процесса в МИО. Принцип работы измерительной оснастки за- ключается в следующем (рис. 5). При закреплении сменного инструментального модуля 3 происходит начальное деформирование упругого элемента 1 за счет того, что толщина упругого элемента h больше глубины паза, в котором он находится, при этом де- формирование упругого элемента 1 ограничивается усилием закрепления инструментального модуля 3 . Таким образом, происходит требуемая первоначаль- ная деформация упругого элемента 1 и обеспечива- ется необходимая жесткость модульной инструмен- тальной оснастки. При точении на режущий элемент инструментального модуля 3 действует сила резания. а б Рис. 3. График зависимости деформации упругого элемента от воздействующего на него усилия: а – практический; б – теоретический Рис. 4. Расположение тензорезисторов мостовых цепей на упругом элементе датчика силы Рис. 5. Модульная инструментальная оснастка со встроенным упругим элементом многокомпонент- ного датчика силы При этом деформация инструментального модуля 3 через узлы ввода упругого элемента 1 , соприкасаю- щиеся с торцом инструментального модуля 3 , пере- дается на плоские балки упругого элемента 1 за счет имеющегося зазора Δ между торцами корпуса 2 и инструментального модуля 3 . Тензорезисторы, за- крепленные на плоских балках упругого элемента 1 , изменяют свое сопротивление пропорционально де- формации плоских балок, которая, в свою очередь, пропорциональна приложенной нагрузке, вследствие чего на выходе мостовых цепей формируются элек- трические сигналы, пропорциональные составляю- щим вектора силы резания. Выводы Разработана конструкция упругого элемента многокомпонентного датчика силы резания, встроен- ного в сменную модульную оснастку для получения диагностической информации о состоянии режущих элементов непосредственно из зоны резания.