СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИНСТРУМЕНТА И ОБРАЗЦА ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНЫХ МЕТОДАХ ОБРАБОТКИ

Полезная модель относится к технике измерения, а именно к средствам контроля состояния режущего инструмента и интегральных характеристик его взаимодействия с образцом.
Известен стенд для контрольных испытаний концевого металлорежущего инструмента на износостойкость на базе токарного станка (заявка РФ №99100209/28 от 01.05.1999 г.).
Данный стенд смонтирован на суппорте станка и включает: подвижную каретку, динамометрический преобразователь с тензодатчиками, усиливающую и записывающую аппаратуру. Соединительные поверхности суппорта обеспечивают сменность опор кареток, одна из которых служит для испытания сверл, а другая для испытания метчиков. При этом образец (контртело) нагружения испытуемого инструмента закреплен в патроне шпинделя станка.
К недостаткам можно отнести сложность обеспечения высокоскоростных испытаний как абразивного, так и лезвийного инструмента. Наряду с этим для испытаний на высоких и сверхвысоких скоростях необходимо создание соответствующего температурного режима, что в данном стенде не предусмотрено. Также необходимо отметить, что для измерения интегральных силовых показателей высокоскоростных методов обработки тензометрические системы измерений являются неработоспособными в силу их высокой инерционности.
Прототипом к заявляемому стенду является стенд для определения интегральных характеристик высокоскоростного прерывистого шлифования (Прямое измерение интегральных характеристик высокоскоростного прерывистого шлифования / В.А.Аканович, Г.И.Буторин, В.И.Клочко, А.А.Кошин, Г.В.Пустовойт // Тезисы докладов всесоюзной научно-технической конференции: «Современное состояние и перспективы высокоскоростной
фотографии и кинематографии и метрологии быстропротекающих процессов». - М.: ВНИИОФ, 1975. - С.53.), содержащий станину, фотоэлектрический измеритель скорости, диск, зеркальную оправку с алмазным зерном и оптико-электронный прибор для измерения температуры по ИК-излучению.
Недостатком конструкции данного стенда является сложность обеспечения широкого диапазона регулирования скорости деформации и автоматизированного сбора информации.
Технической задачей заявляемой полезной модели является повышение эффективности использования стенда за счет автоматизированного управления сбором информации.
Техническая задача достигается тем, что в стенде для исследования взаимодействия инструмента и образца при высокоскоростных методах обработки, содержащем приводы вращательного и поступательного движений, диск для закрепления инструмента, инерционный динамометр маятникового типа и нагревательную установку с пирометрическим прибором, связанные с информационно-измерительной системой, согласно полезной модели в качестве вращательного привода диска выполнен коллекторно-бесступенчатый двигатель, а информационно-измерительная система выполнена в виде персонального компьютера.
3
8
-1
Наличие коллекторно-бесступенчатого двигателя в стенде позволяет варьировать скорость деформации в диапазоне 10-10 с. Выполнение информационно-измерительной системы в виде персонального компьютера позволяет регистрировать интегральные характеристики взаимодействия инструмента и образца в режиме реального времени.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведена принципиальная схема стенда для исследования взаимодействия инструмента и образца при высокоскоростных методах обработки.
Стенд состоит из следующих основных узлов: коллекторно-бесступенчатый двигатель 1, привод поступательного движения 2, станина 8, диск для закрепления инструмента 3; инерционный динамометр маятникового
типа 4; нагревательная установка 5; пирометрический прибор 6; персональный компьютер 7.
Стенд работает следующим образом. Для исследования износа абразивных зерен в качестве инструмента выделяется единичный индентор (единичное абразивное зерно). После чего он устанавливается в диск для закрепления инструмента 3, с помощью коллекторно-бесступенчатого двигателя 1 задается необходимая его скорость вращения. Далее, с помощью привода поступательного движения 2 производится циклическое нагружение путем взаимодействия предварительно нагретого образца материала, закрепленного в инерционном динамометре маятникового типа 4 (контроль нагрева осуществляется с помощью пирометрического прибора 6) и индентора. Контроль состояния режущего инструмента и интегральных характеристик его взаимодействия с образцом производится регистрацией сигнала инерционного динамометра маятникового типа 4 и пирометрического прибора 6 персональным компьютером 7. Испытание лезвийного инструмента производится аналогичным образом при температурно-скоростном режиме соответствующем исследуемому процессу.
Промышленная применимость
Функциональные и дидактические возможности стенда для исследования взаимодействия инструмента и образца при высокоскоростных методах обработки, имеющего возможность регулирования скорости вращения диска и автоматизированного сбора информации при научно-исследовательских, практических, лабораторных работах позволяют:
3
8
-1
- получать прочностные характеристики материалов при скорости и степени деформации, соответствующих процессам высокоскоростной обработки (шлифование, скоростное точение, фрезерование и т.д.) - 10-10 с,
3
8
-1
- получать информацию о режущей способности абразивных и других инструментальных материалов при высокоскоростной обработке (шлифование, скоростное точение, фрезерование и т.д.) - 10-10 с,
- проводить учебно- и научно-исследовательские работы по резанию, инструменту, технологии обработки деталей,
- включать стенд в состав лабораторий резания на предприятиях абразивной отрасли и машиностроения.
Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает выполнение всего спектра работ, связанного с контролем состояния режущего инструмента и исследованием интегральных характеристик его взаимодействия с образцом при высокоскоростных методах обработки.