Устройство вибродиагностики режущего инструмента

 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к вибродиагностике режущего инструмента. Цель изобретения - расширение частотного диапазона измерений путем восстановления баланса полумостовой электрической схемы за счет компенсации разностного сигнала, появляющегося в ее средней точке. Пьезоэлектрический вибратор 3 подводят к исследуемому инструменту 5 и упирают в него с усилием, задаваемым посредством подающегося в полость 1 стойки 2 сжатого воздуха. Пьезоэлектрический вибратор 3 включают в полумостовую схему с пьезоэлементом 4 и подключают к генератору 6. Среднюю точку 7 полумостовой схемы подключают к измерительному прибору 8.5 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1s1)s 6 01 и 3/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

1 (2 1.) 4712960/28 (22) 03,07,89 (46) 23.02.92. Бюл. М 7 (71) Высшее техническое учебное заведение

"Севмашвтуз" (72) Г.Б.Светлаков и В.И.Малыгин . (53) 620.178.152.35 (088.8) (56) Азаров В.А, и Шустиков А.Д, Исследование процессов обработки материалов и металлообрабатывающего оборудования, —. М.:УДН,.1980, с.34 — 40.

Матвейкин В.B. Исследование конструкций и рациональных условий использо-, вания сборного режущего инструмента, Диссертация канд. техн. наук. М.; УДН, 1980, с.51 — 70. (54) УСТРОЙСТВО ВИБРОДИАГНОСТИКИ

РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА (57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к вибродиагностике режущего инструмента. Цель изобретения — расширение частотного диапазона измерений путем восстановления баланса полумостовой электрической схемы за счет компенсации разностного сигнала, появляющегося в ее средней точке. Пьезоэлектрический вибратор 3 подводят к исследуемому инструменту 5 и упирают в него с усилием, задаваемым посредством подающегося в полость 1 стойки 2 сжатого воздуха. Пьезоэлектрический вибратор.3 включают в полумостовую схему с пьезозлементом 4 и подключают к генератору 6.

Среднюю точку 7 полумоставой схемы подключают к измерительному прибору 8. 5 ил, 1714461 влиянием клеевого соединения, большой 30

Устройство вибродиагностики режуще- 35 зовибратора, второй вывод которого 40 подкючен к второму выходу генератора., а измерительный блок подключен к общей точке соединения пьезоэлемента и пьезовибратора.

55

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в областях, связанных с вибродиагн,остикой режущего инструмента, Известно устройство для определения спектральных характеристик сборного инструмента с помощью тензодатчиков, наклеенных на стык режущей пластины и корпуса, Недостатком устройства является невозможность определения абсолютной податливости инструмента, высокая трудоемкость, связанная с подготовкой и наклейкой датчиков, невысокая точность измерения, связанная с высокочастотными наводками.

Известно устройство неразрушающего

:контроля качества сборного инструмента, позволяющее измерять амплитуду колебаний режущей пластины в зависимости от частоты и заданного закона динамического нагружения инструмента, В известном устройстве измерение вибраций производится с помощью пьезоэлектрического акселерометра, закрепленного на режущей пластине.

Недостатками известного устройства являются невысокая точность и ограниченный частотный диапазон измерения связанные с погрешностью установки датчика, боковой чувствительностью (30 ) и изменением массы режущей пластины.

Целью изобретения является расширение частотного диапазона измерений. го инструмента снабжено равным по емкости пьезовибратора пьезоэлементом, один выход которого подключен к выходу генератора, второй вывод — к первому выводу пьеСпектр колебаний определяется по изменению электрической емкости пьезоэлектрического вибратора при изменении динамических характеристик инструмента (механического импедансэ) на разных частотах, что приводит к нарушению баланса полумостовой схемы и изменению напряжения на средней точке схемы. Это позволяет отказаться от применения специальных измерительных устройств, имеющих определенную точность измерения и ограниченный частотный диапазон измерения, что в конечном итоге позволяет достичь более высокой точности йэмерения и значительно расширить частотный диапазон определения спектральных характеристик.

Кроме того, взаимосвязь импедансэ механической системы сборного инструмента и электрической емкости нагруженного пьезоэлектрического вибратора осуществляется за счет изменения величины деформации пьезоэлектрического вибрэтора от изменения импеданса измеряемой механической системы. Изменение деформации пьезоэлементов вибратора приводит к изменению их электрической емкости на резонансах испытуемой механической системы. Это вызывает нарушение баланса в полумостовой схеме и появляющийся ревностный сигнал (напряжение) на ее средней точке пропорционально величине импеданса инструмента нэ данной частоте нагружения..Такая частотная зависимость и является характеристикой инструмента.

Таким образом упрощается конструкция и расширяется частотный диапазон измерения в связи с исключением специальных измерительных устройств, влияния способа их установки, закрепления на измеряемом объекте. Кроме того, повышается производительность за счет исключения операции установки и закрепления датчиков на измеряемом объекте.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства. на фиг.2 и 3 — спектральные характеристики резцы, полученные с помощью предлагаемого и известного способов соответственно; на фиг.4 и 5 — схема и результаты реализации устройств на примере оценки частотной характеристики стандартного акселерометра АВС вЂ” 016 t4 117214.

Устройство состоит иэ установленного в полости 1 покрытой слоем звукоизоляционного. материала, в которой поддерживается заданное давление, стойки 2 пьезоэлектрчиеского вибратора 3; включенного в полумастовую схему с аналогичным ему по электрической емкости и другими характеристиками пьезоэлементом 4 и упертого в вершину исследуемого инструмента 5, Причем полумостовая схема пьезоэлектрический вибратор - пьезоэлемент подключается к генератору 6, а на ее средней точке

7 сигнал измеряется с помощью измерительного прибора 8.

Устройство работает следующим образом.

Закрепляется исследуемый инструмент 5, пьезоэлектрический вибратор 3 подводится и упирается в вершину исследуемого инст- румента. с усилием, которое задается с помощью подающегося в полость 1 стойки 2 сжатого воздуха. Пьезоэлектрический вибратор включается в полумостовую схему с пьезоэлементом 4 и подключается к генератору 6. а средняя точка 7 полумостовой схе-

17 1 4461

2 Ф б

4 г. 2 мы — к измерительному прибору 8. В таком положении стенд готов к работе. Далее с помощью генератора задается на полумостовую схему развертка частоты с постоянным значением выходного напряжения 5 генератора и измеряется сигнал на средней точке схемы.

Пример. В качестве пьезоэлементов применяют кольца ОхбхЬ-20xt0x15 из материала ЦТС-19; в качестве генератора. 6 10 сигналом используется генератор ГЗ-56/1, в качестве измерительного устройства — . . вольтметр В7 — 27A. Постоянная нагружающая сила, создаваемая от пневмосети, составляет 500 H. Испытания проводят на 15 сборном проходном резце, оснащенном композитом.

При сравнении спектральных характеристик (фиг.2 и 3) видно, что в известном устройстве значительно больше резонанс- 20 ных пиков, что говорит о влиянии элементов системы стенда на спектральные характеристики-в известном и о уменьшении их влияния в предлагаемом устройствах схема и результаты реализции устройств на при- 25 мере .оценки частотной характеристики стандартного акселерометра АВС-016 ЬЬ

117214.

Акселерометр (фиг. 4) выполняет роль и пьезовибратора 3, и обьекта 5 исследова. -30, ния. Роль аналогичного пьезовибратору пьезоэлемента 4, включаемого с ним в полу-. мостовую схему, выполняет конденса. тор переменной .емкости с воздушным

35 диэлектриком, так какданный элемент является частотно-независимым.

Выявленный резонанс соответствует паспортным данным акселерометра, что подтверждает работоспособность устройства и его практически неограниченную воз- можность использования. В настоящее время для оценки качества инструмента в области частот механических колебаний (до

100 кГц) с амплитудами колебаний на резонансах 10 — 10 мкм (реальный диапазон)— это единственный способ; Мероприятия, направленные на улучшение конструкций резцов, приводят к увеличению стойкости на

307.

Изобретение можно использовать в инструментальной промышленности, машиностроении и других областях народного хозяйства для диагностики любых механических систем.

Формула изобретения

Устройство вибродиагностики режущего инструмента, содержащее пьезовибратор, генератор и измерительный блок, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона измерений, оно снабжено пьезоэлементом, равным по емкости пьезовибратору, один выход пьезоэлемента подключен к выходу генератора, второй вывод — к первому выводу пьезовибpampa, второй вывод которого подключен к второму выходу генератора, а измерительный блок подключен к общей точке соединения пьезоэлемента и пьезовибратора. фР Г+ 20 Г5 30 );кГч

1714461

Bi Ю/с хЮ зй)

60 ЕС юг 1/2.

Составитель В.Малыгин

Редактор И.Шулла Техред M.Моргентал Корректор Э.Лончакова

Заказ 687 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101