Двухкомпонентный динамометр для измерения составляющих силы резания
Владельцы патента RU 2411471:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ГОУ ВПО МГТУ "СТАНКИН") (RU)
Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно для фрезерования концевыми фрезами, и предназначено для измерения составляющих силы резания. Технический результат изобретения заключается в повышении точности, удобстве эксплуатации и наглядности испытаний. Двухкомпонентный динамометр для измерения составляющих силы резания организован из двух взаимно перпендикулярно расположенных друг относительно друга верхнего и нижнего нагрузочных средств, каждое из которых выполнено в виде нагрузочного стола, выполненного из нагружаемой крышки и призматического элемента, соединенных винтами, установленного по скользящей посадке в основании, и зафиксированного от поперечного смещения средствами фиксации в виде призматических направляющих, стальных шариков и затяжных болтов, в продольном направлении с каждой стороны призматических направляющих как верхнего, так и нижнего нагрузочного средства установлено по два тензометрических датчика. Нагрузочные средства под действием силы резания, продольно перемещаясь через стальные шарики и вдоль призматических направляющих, воздействуют на тензометрические датчики. Крышка стола верхнего нагрузочного средства функционально выполнена с возможностью размещения на его поверхности обрабатываемого изделия. Основание верхнего нагрузочного средства является крышкой нижнего нагрузочного средства. 2 ил.
Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно для фрезерования концевыми фрезами, и предназначено для измерения составляющих силы резания.
Из уровня техники известен универсальный динамометр, включающий корпус, нагрузочное средство прямоугольной формы, зафиксированное средствами передачи информации, а также разъемное шасси для вывода сигнала (Руководство к универсальному динамометру УДМ конструкции ВНИИ, Москва 1969 г., прототип).
К недостаткам данного известного динамометра следует отнести тот факт, что в силу пространственно ориентированной организации конструктивных элементов при фрезеровании концевыми фрезами на вертикальных фрезерных станках объективно рассматриваемые составляющие силы резания могут быть измерены только на коротком участке нагрузочного стола динамометра, что не позволяет проводить длительный мониторинг составляющих силы резания.
В основу заявленного изобретения была положена задача создания динамометра, конструктивно выполненного с возможностью обеспечения измерения составляющих силы резания независимо от положения заготовки на нагрузочном столе.
Таким образом, техническим результатом является возможность обеспечения измерения составляющих силы резания независимо от положения заготовки на загрузочном столе относительно центра динамометра, что в конечном итоге повысит точность, удобство эксплуатации и наглядность испытаний.
Поставленный технический результат достигается посредством того, что в двухкомпонентном динамометре для измерения составляющих силы резания при фрезеровании, организованном из двух взаимно перпендикулярно расположенных друг относительно друга верхнего и нижнего нагрузочных средств прямоугольной формы в поперечном сечении, каждое из которых выполнено в виде нагрузочного стола Т-образного профиля, установленного по скользящей посадке в основании П-образной формы, зафиксированного в нем от продольного перемещения относительно последнего средствами передачи информации, а от поперечного смещения средствами фиксации, при этом крышка стола верхнего нагрузочного средства функционально выполнена с возможностью размещения на его поверхности обрабатываемого изделия, а его основание конструктивно и функционально является крышкой стола нижнего нагрузочного средства.
Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображен разрез общего вида двухкомпонентного динамометра для измерения составляющих силы резания; на фиг.2 - поперечный разрез по фиг.1.
Двухкомпонентный динамометр для измерения составляющих силы резания организован из двух взаимно перпендикулярно расположенных друг относительно друга верхнего и нижнего нагрузочных средств прямоугольной формы в поперечном сечении, каждое из которых выполнено в виде нагрузочного стола 1 Т-образного профиля и нагрузочного стола 2 Т-образного профиля, установленных по скользящим посадкам в основаниях П-образной формы. В данном конкретном случае верхний нагрузочный стол 1 выполнен из нагружаемой крышки 3 и призматического элемента 4, соединенных винтами 5; нижний нагрузочный стол 2 выполнен из нагружаемой крышки 6 и призматического элемента 7, соединенных винтами 8. Конструктивно динамометр выполнен таким образом, что основание верхнего нагрузочного средства конструктивно и функционально является крышкой нижнего нагрузочного средства.
Верхний нагрузочный стол 1 зафиксирован от продольного перемещения средствами передачи информации в виде тензометрических датчиков 9 со шпильками 10, от поперечного перемещения - средствами фиксации в виде призматических направляющих 11, стальных шариков 12 и затяжных болтов 13.
Нижний нагрузочный стол 2 зафиксирован от продольного перемещения средствами передачи информации в виде тензометрических датчиков 14 со шпильками 15, от поперечного перемещения - средствами фиксации в виде призматических направляющих 16, стальных шариков 17 и затяжных болтов 18.
В данном конкретном случае для увеличения чувствительности и жесткости конструкции в продольном направлении с каждой стороны призматических направляющих как верхнего, так и нижнего нагрузочных средств установлено по два тензометрических датчика.
Принцип работы заявленного двухкомпонентного динамометра для измерения составляющих силы резания заключается в следующем.
Динамометр устанавливают на станок, после чего на нагрузочном средстве 1 закрепляют обрабатываемую деталь 19, с помощью шпилек 10 и шпилек 15 осуществляется предварительный натяг тензометрических датчиков 9 и тензометрических датчиков 14; жесткая фиксация призматических направляющих 11 и призматических направляющих 16 осуществляется с помощью затяжных болтов 13 и затяжных болтов 18. Под действием силы резания, которая раскладывается на измеряемые составляющие, происходит перемещение соответствующих нагрузочных столов 1 и 2. Нагрузочные столы 1 и 2, продольно перемещаясь через стальные шарики 12 и 17 вдоль призматических направляющих 11 и 16, воздействуют на тензометрические датчики 9 и тензометрические датчики 14. Сигнал выводится на разъемное шасси (не указано), подключенное к усилителю.
Опытный образец заявленного двухкомпонентного динамометра для измерения составляющих силы резания был изготовлен и прошел успешные испытания в МГТУ "Станкин", обеспечив возможность измерения составляющих силы резания независимо от положения заготовки на загрузочном столе относительно центра динамометра, что в конечном итоге повысило точность, удобство эксплуатации и наглядность испытаний.
Указанные в независимом пункте формулы признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Свойства, регламентированные в заявленном комплексе отдельными признаками, общеизвестны из уровня техники и не требуют дополнительных пояснений.
Однако следует отметить, что заявленная совокупность существенных признаков обеспечивает в соединении синергетический (сверхсуммарный) результат.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении предназначен для использования в машиностроении;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте нижеизложенной формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.
На основании изложенного заявленный объект соответствует требованию условия патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.
Двухкомпонентный динамометр для измерения составляющих силы резания при фрезеровании, организованный из двух взаимно перпендикулярно расположенных относительно друг друга верхнего и нижнего нагрузочных средств, каждое из которых выполнено в виде нагрузочного стола, выполненного из нагружаемой крышки и призматического элемента, соединенных винтами, установленного по скользящей посадке в основании, и зафиксированного от поперечного смещения средствами фиксации в виде призматических направляющих, стальных шариков и затяжных болтов, в продольном направлении с каждой стороны призматических направляющих как верхнего, так и нижнего нагрузочного средства установлено по два тензометрических датчика, при этом нагрузочные средства под действием силы резания, продольно перемещаясь через стальные шарики и вдоль призматических направляющих, воздействуют на тензометрические датчики, при этом крышка стола верхнего нагрузочного средства функционально выполнена с возможностью размещения на его поверхности обрабатываемого изделия, а основание верхнего нагрузочного средства является крышкой нижнего нагрузочного средства.
