Устройство для моделирования силы резания

 

О П И С А И И Е < >622И6

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное |к авт. сзид-зу— (22) Заявлено 16.09.76 (21) 2404973 18-24 с присоединением заявки;¹вЂ” (23) Приоритет— (51) Ч.Кл. - 6 06 6 7/48

Гасударственный комитет

:Совета Министров СССР па делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.08,78. Бюллетень ЪЪ 32 (53) УДК 681.333 (088.8) (45) Дата опубликования описания 07.08.78 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Э. Г, Королев, С. Е, Бонадарь и А. Д. Мамбетов (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАИИЯ

СИЛЫ РЕЗАНИЯ

Изобрете- ие относится к области электрического моделирования длнамических параметроз. Оно .может найти применение в различных отраслях промышленности, например в станкостроении, где его наиболее целесоооразно использовать для динамических иепыта:- ий металлоре кущих станков без резанная.

Известно устройство,j;IH моделирования силы резания, которое представляет собой электромагнлт-вибратор с якорем в зиле ферроматнитного цилиндра, закрепленного в шпилделе испытуемого станка и приводимого во вращение приводным двигателем последнего (1). Питание электромагнитазибратор", осуществляется от усиллтеля мощности, причем частота колебаний якоря задается ззуксзым генератором. Однако устройство обладает рядом недостатков: невысокой точностью моделирования особенно в условиях скоростного резания, сравнительно низкими энергетическими показателями, необходимостью ислользсзачия дополнительных источников питания. Кроме того, высок нагрев шпиндельного узла лспытуемого станка.

Наиболее близким к изобретению является устройство для моделирования силы резания, содержащее вибратор, выполненный в влде электроматнита переменного тока, внутри которого расположен ротор, вьвполненный в виде цилиндра (2). Этому устройству также присущи перечисленные выше недостатки. Вращение якоря электромагни5 та в магчитном поле, в котором преобладает постоянная составляющая, предста вляет собой процесс электрсдинамического торможения, прел котором, как известно, механическая энергия, подзодимая к шпин10 делю станка со стороны его привода, почти олнсстью преобразуется в якоре электроматнита-вибратора в тепло, основная часть которого идет на нагрев шпиндельного узла ис-. ûòóåìîão станка. Это обстоятельство не

15 колько отрицательно сказывается на энергетических показателях устройства, оно также является лимитирующим фактором при моделировании процесса резания в реальном масштабе. Без применения прину20 дительной системы охлаждения затруднительно обеспечить высокую точность моделирования процесса резания и полчостью избавиться от у;розы закл: нпзания подшвпникс з шпиндельното узла испытуемого

25 станка. Применение в этом устройстве 10полнительных источников энергии является еще одним факторс м, ухудшающими ezo энергетические показатели.

Цель настоящсго изобретения — IOçûЗ0 шение точности моделирования силы реза622116

65 ния. Это .достлгается тем, что устройство для моделирования силы резания содержит блок возбуждения, блок задания нача7bных условий, переклю|чатель, .преобразователь частоты и дуговой статор, жестко закрепленный с электромагнитом переменного тока, причем на дуговом статоре размещена трехфазная обмотка, соединенная с блоком возбуждения и через гереключаiель — с блоком за дания начальных ус10впй, подключенным через преобразователь частоты к оомотке электромагнита переменного тока, причем длина дуги магнитного сердечника статора относится к длине дуги магнитного сердечника. ротора как 1: 2.

На фиг. 1:изображено предлагаемое устройство, установленное в шпинделе станка; на фиг, 2 — электрике:кая схема у тройства.

Оно содержит якорь 1, выполненный в

)вниде короткозамкн утого ротора асинхронной электрической машины, которыи у=таи новлен в IliHHHëåëå 2 испытуемого станка э

:I .приводится во вращение его приводным двигателем 4; дуговой статор 5 с трехфазчой

oî IoTI(oH б; вибратор, вьполненный в виде электромагнита 7 переменного тока, обмотка 8 которого размещена на явнополюсном магнитном сердечнике, вы полненном совместно с магнитным сердечником дугoBolo статора таким о бразом, что длина, дуги по .внутренней расточке сердечника дугового статора относится к длине дуги сердечника

:ротора как 1: 2; т. е. равна :половине окружности; блок 9 возбуждения магнитного поля дугового статора, непосредственно соединенный с трехфазной обмоткой б; переключатель 10, с помощью которого к обмотке б подключается блок 11 задания начальных условий, состоящий из управляемых резисторов, и статический преобразователь 12 частоты, выход которого соединен с обмоткой 8 электромагнита 7. Дуговой статор 5 и электромагнит 7 и меют единый корпчс И, с помощью которого они закрепляются в патроне 14 испытуемого стан.ка 3.

Устройство р а ботает следующим оор азом. Включают приводной двигатель 4, который начинает вращать ротор 1 относительно дугового стато ра 5, на|пример, в напра влении, указанном на чертеже стрелкой (,n — рабочая частота вращения шпинделя 2). Наличие потока остаточного намагничивъния якорная 1 приводит к тому, что при его вращении,в обмотке б дугового статора 5 индуктируется некоторая ЭДС. Эта

ЭДС вызывает в конденсаторах блока 9 ток, который, проте.(ая по обмотке дуго зого статора, усиливает его vIBIIHHTHblH поток. В рез1ультате, как при ВМКосТНоМ воз буждении обычного асинхро н ного генератора, ЭДС,дугового статора постепенно увели чивается и достигает своего устано|вившетося значения. Под дейспвием магнитного поля

I0

50 в рабочем:воздушном зазоре между дуговым статором 5 и вращающимся ротором 1 возникает маггнитная c:Iëà тяжения, которая имеет максимальное значение при охзате ротора дуговым статором в пределах дуги, равной половине окружности. Пос" îëüêó дуговой статор 5 закреплен в патроне 14 с помощью общего для него и электро,магнита 7 корпуса 18, он остается неподвижным в радиальном направлении, а вращающийся ротор 1 под действием магнитной силы начинает притягиваться к нему.

Магнитная сила тяжения имитирует рад 4aньную составляющую Р, силы резания P. Для имитации тангенциальной составляющей Р, производится нагружен Ie дугового асинхронно-о генератор",п",утем подключения к т рехфазной обмотке б через переключатель 10 блока 11 и преобразователя 12 частоты. С помощью блока 11 устаназливается необходимая зеличина генераTop1:oãо электромагнитного монумента, который однозначно связан с электромагнитной силой,,имитирующей тангенцнальную составляющую силы резания, через:-;аружный радиус ротора l. Таким образом, с помощью блока 11 в процессе динамических испытании стачка моделируется коэффициент трения пары «инструмент — дета Ib», разный отношению тангенциалыной о тавляющей

Р, к радиальной составляющей Р, счлы резания P. Имитация зибраций, возникающих при резании, производится путем регулирования частоты выходного напряжения преобразователя 12, от которого питается оомотка 8 электромагнита 7. Поскольку в ходе дина мических испытаний станка его устойчизость проверяется на резонансных частотах, для .возбуждения колебаний требуется небольшая мощность и, следовательно, небольшие габариты электромагнита и статического преобразователя частоты.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность моделиртвания, не нуждает=я з дополнительных источниках энергии, обеспечивает возможность моделирования процесса резани я в реальном масштабе ,при высоких скоростях, позволяет исключить угрозу заклини вания подшипниковото узла металлорежущгго станка из-за нагрева якоря.

Фоомчла изобоетения

Устройство для моделирования силы резания, содержащее вибратор, в виде электромагнита переменного тока с обмоткой, внутри которого расположен рото р, вьпполненный в влде цилиндра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности мс делиро вания силы резания, устрой ство содержит блок воз бу ж дения, блок задания начальных условий, переключатель, преобразователь частоты и дуговой стато р, жестко закрепленный с электромагнитом пере622116

/

7 т у!

1 Т1

Рн 2

Составитель И. Загорбинина

Техред A. Камышникова Корректор В. Гутман

Редактор Н. Громов

Подписное

Заказ 519/763 Изд. № 582 Тираж 841

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» менного тока, причем на дуговом статоре размещена трехфазная обмотка, соединенная с блоком возбуждения и через пере,ключатель — с блоком зад"í,èÿ начальны: условий, подключенным через преобразователь к обмотке электромагнита переменного тока, причем длина дуги магнитного сердечника статора относится к длине дуги магнитного сердечника ротора как 1: 2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 400373, кл. В 06 В 1/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 405118, кл. G 06 G 7/48.