Актуальные проблемы в машиностроении том 4 №4

Актуальные проблемы в машиностроении

. Том 4. № 4. 2017

Технологическое оборудование,

оснастка и инструменты

____________________________________________________________________

УДК 681.586.773

ОСОБЕННОСТИ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ, ПОЛУЧАЕМЫХ

ОТ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДИНАМОМЕТРА

ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СИЛ РЕЗАНИЯ

А.М. МАРКОВ, доктор техн. наук, профессор

С.Л. ЛЕОНОВ, доктор техн. наук, профессор

П.О. ЧЕРДАНЦЕВ, канд. техн. наук

А.О. ЧЕРДАНЦЕВ, аспирант

С.В. ГАЙСТ, аспирант

Е.Ю. ЛАПЕНКОВ, магистрант

(АлтГТУ, г. Барнаул)

Черданцев А.О.

– 656038, г. Барнаул, пр-т Ленина, 46,

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова,

e-mail:

hypertigr@mail.ru

Обоснован выбор типа датчиков для динамометра, предназначенного для измерения

сил резания. Предложена схема расположения датчиков в корпусе динамометра,

позволяющая после математической обработки получаемых от датчиков сигналов

определить составляющие равнодействующей сил резания, направленные вдоль

координатных осей многоцелевого станка с ЧПУ, а также момент сил резания относительно

оси вращения инструмента. Рассмотрен выбор принципиальной схемы усилителя заряда,

предназначенного для подготовки исходящего от датчика сигнала для его регистрации с

помощью анализатора спектра; определены области применения различных схем.

Приведены формулы для окончательной обработки полученных с помощью анализатора

спектра данных.

Ключевые слова

: динамометр, силы резания, момент сил резания, фрезерование,

сверление, усилитель заряда, пьезоэлектрический датчик.

Введение

Большинство исследований в области обработки резанием сводятся к изучению дина-

мики этого процесса. Без этого практически невозможно выявить сущность взаимного влия-

ния различных технологических факторов на протекание и результат механической обработ-

ки. Проведению исследований препятствует то, что ввиду высокой (до нескольких тысяч Гц)

частоты изменений сил резания, для их регистрации требуются специализированные дина-

мометры.

В настоящее время по сути монополистом в этом сегменте рынка является швейцар-

ская компания Kistler Group. Стоимость технических решений, предлагаемых этой компани-

ей для измерения сил резания, начинается от 6 млн. руб., что существенно ограничивает воз-

можность вузов приобретать такое оборудование. Поэтом в настоящее время актуальна про-

блема поиска альтернативных вариантов [1 - 4]

На кафедре технологии машиностроения АлтГТУ им. И.И. Ползунова было принято

решение сконструировать и изготовить динамометр собственными усилиями, используя ми-

нимальное количество комплектующих от сторонних производителей, а именно датчики си-

лы для получения первичного сигнала и анализатор спектра для регистрации сигнала и его

передачи на ЭВМ для последующей обработки.