Управление процессом достижения точности диаметральных размеров на МЦС с ЧПУ. Адаптивное управление точностью обработки по принципу динамической настройки, страница 4

          Для измерения составляющих силы резания Р_x, Р_y, Р_z разработан ряд двух и трех компонентных механических измерительных устройств, основанных на принципе измерения деформаций звеньев технологической системы под действием силы резания. Как правило, в технологическую систему вводится звено, имеющее хорошую упругую характеристику. По деформации этого звена определяют величину действующей силы. На этом принципе сконструированы различные динамометрические устройства в виде стола, шпиндельного узла, резцедержки (для токарных станков) и т.д.

          Накладные динамометрические столы (НДС) применяют главным образом в АС фрезерных станков, реже плоско- шлифовальных, расточных, сверлильных. Они позволяют измерять составляющие силы резания, а в ряде случаев и крутящего момента. НДС выполняются в виде самостоятельных узлов и устанавливаются без каких либо других работ по встраиванию в технологическую систему.

          На рис. 13.4 показан двухкомпонентный НДС типа СДМ, состоящий из двух прямоугольных плит 1 и 2, соединенных между собой четырьмя упругими элементами 3 круглого сечения, расположенными симметрично относительно осей Х-Х и Y-Y. Нижняя плита закрепляется на столе станка. На верхней плите устанавливается приспособление для обрабатываемой заготовки. Для базирования и крепления приспособления на верхней плите имеются точные базирующие отверстия 6 и Т-образные пазы. Упругие элементы 3 из пружинной стали являются сменными и подбираются комплектом элементов любого диаметра, что позволяет варьировать жесткость НДС (от 10 до 200 кгс/мм). Принцип работы НДС состоит в следующем. Под действием силы резания верхняя плита смещается относительно нижней, а датчики 4 и 7, установленные в кронштейнах 5 и 8 на нижней плите, воспринимают это смещение, которое соответствует составляющим Р_х и Р_у.

          Для фрезерных станков с ЧПУ разработаны НДС различных габаритов (до 1500 ´ 700мм) в зависимости от размеров стола станка.

          Для измерения составляющих силы резания разработаны так же конструкции динамометрических шпиндельных узлов. На рис. 13.5 показана фрезерная головка с динамометрическим шпиндельным узлом (ДШУ) для измерения составляющих силы резания Р_х и Р_у.

          В корпусе 4 головки установлен с натягом упругий стакан 5, в котором монтируется шпиндель с подшипниками. Передняя часть стакана выполнена с зазором 1мм. Между стаканом и корпусом имеется демпфирующее резиновое кольцо 3. На корпусе головки установлены четыре кронштейна 2 с индуктивными датчиками 1, регистрирующими составляющие усилия резания Р_х и Р_у по величинам упругих деформаций стакана 5. Вместо индуктивных датчиков могут применяться наклеенные резисторы 2 (рис. 13.5, б). Последние регистрируют Р_х, Р_у по упругой деформации корпуса 3. На корпусе закреплен подшипник 1, находящийся в контакте с упругим стаканом 5. Как в первом, так и во втором случае, для компенсации температурных деформаций стакана, два противоположных датчика работают в режиме алгебраического сложения с учетом знака перемещения.

          В последнее время для измерения сил резания разработаны специальные конструкции динамометрических шпиндельных подшипников, которые напрямую без каких либо дополнительных устройств регистрируют в процессе обработки составляющие усилия резания.

          Следует особо отметить, что динамометрические устройства помимо своего участия в работе АС, могут выполнять на станке такую важную функцию, как контроль состояния и работоспособности режущего инструмента. Регистрируя увеличение силы резания по мере затупления инструмента, они могут своевременно информировать систему ЧПУ о необходимости его замены.