Форма обратной связи

Для изучения процессов, происходящих при обработке материа­лов резанием, необходима высококачественная измерительная ап­паратура. С использованием ряда физических явлений из оптики, электричества и магнетизма техника измерения силы резания и ее составляющих за последнее время значительно усовершенство­валась.

Известно несколько принципиальных методов измерения силы резания. Рассмотрим главные из них.

Метод уравновешивания. Из механики известно, что сила является причиной, обусловливающей ускорение движения тела. Следовательно, единственно прямой и наиболее точный метод измерения силы сводится к определению ускорения. При этом можно использовать метод уравновешивания (метод весов), при котором измеряемую силу сравнивают с другой силой, направлен­ной противоположно измеряемой, в момент равновесия. В этом случае ускорение равно нулю. На точность данного метода влияет только трение в шарнирах измерительного устройства.

Метод торможения за­ключается в измерении крутяще­го момента при помощи тормоз­ных устройств, относящихся к наиболее простым средствам определения силы резания и коэф­фициента полезного действия станка. Измеряют крутящий момент в два приема. Вначале производят резание, регистрируя при этом, например, с помощью амперметра силу тока электродвигателя станка. Затем на шпиндель станка устанавливают тормоз с силоизмерительным устройством. Не ме­няя скорости вращения шпинделя, тормоз нагружают до тех пор, пока амперметр, включенный в цепь электродвигателя, не покажет ту же нагрузку, что и при резании. После этого по отсчетному устройству сил измерителя вычисляют крутящий момент при тор­можении, который с известным приближением равен крутящему моменту в процессе резания.

Преимущество этого старого метода в простоте устройства, не требующего специальной дорогостоящей аппаратуры. Его недоста­ток — неточность показаний, так как с помощью торможения можно определить только значение окружной (тангенциаль­ной) составляющей силы резания. Радиальная и осевая составляю­щие не учитываются. Следовательно, условия работы шпинделя при резании и при измерении значительно отличаются друг от друга.

Метод определения составляющих силы реза­ния по расходуемой мощности является косвенным и отличается простотой. С помощью ваттметра измеряют мощность, потребляемую электродвигателем станка. По затраченной мощности определяют вначале мощность резания, а затем окружную (тангенциальную) силу.

Однако для применения этого метода необходимо знать коэффи­циент полезного действия станка и электродвигателя при разных режимах работы, что требует дополнительных исследований. Кроме того, этим методом, как и методом торможения, можно опреде­лить только окружное усилие. Такой метод дает лишь приблизи­тельные результаты при измерении составляющих силы резания.

Метод пластической деформации образца. При использовании этого метода составляющие силы резания измеряют следующим образом. Между передающей системой динамометра» оканчивающейся стальным шариком, и его опорной плоскостью вставляют эталонную пластинку из относительно мягкого металла (цинк, свинец, медь, мягкая сталь). Во время испытания сила перемещает или поворачивает передающую систему и шарик остав­ляет отпечаток на эталонной пластинке.

Для определения силы, действовавшей при резании, необходимо вынуть пластинку и измерить диаметр отпечатка. В этом случае по степени пластической деформации эталона вычисляют среднее значение силы.

Данный метод целесообразно использовать в тех случаях, когда при резании сохраняется постоянство силы, например, при свер­лении.

Метод упругой деформации основан на измерении упругих деформаций рабочего элемента динамометра под дейст­вием силы. Эти деформации передаются преобразователям (дат­чикам), в которых возникают различные механические, гидравли­ческие, пневматические, магнитные и электрические явления. Ана­лиз этих явлений дает точное представление о силах, возникающих в процессе резания.

Динамометры, измеряющие силу резания методом упругой де­формации, характеризуются рядом преимуществ. К ним относятся:

• возможность определения силы не только по значению, но и во времени;
• обеспечение одновременного измерения нескольких составляющих силы резания;
• компактность, надежность и удоб­ство обслуживания динамометров;
• высокая чувствительность, регулируемая в широком диапазоне;
• линейность нагрузочной характеристики динамометров.

Поэтому метод упругой деформа­ции широко используют при измерении силы резания.

Одной из «сложностей этого метода является определение иско­мой силы по значению упругой деформации рабочего упругого элемента динамометра. Однако этот недостаток может влиять на точность измерения лишь в том случае, когда нарушается линейная зависимость между деформацией и силой. Такое явление наблю­дается при большой частоте изменения действующей силы и отно­сительно малой жесткости упругого звена.