RU2305826C1

RU2305826C1 - Device for testing abrasive tool

Info

Publication number: RU2305826C1
Application number: RU2006100182/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Аксенов (RU); Владимир Алексеевич Аксенов; Виктор Владимирович Банул (RU); Виктор Владимирович Банул; Денис Валерьевич Томилов (RU); Денис Валерьевич Томилов; Вадим Николаевич Фефелов (RU); Вадим Николаевич Фефелов
Original assignee: Сибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС)
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2007-09-10

Abstract

FIELD: testing engineering.

SUBSTANCE: device comprises the base with the stand, pendulum pivotally connected with the stand, unit for measuring angle of pendulum deviation, unit for adjusting depth of scratch, and electromagnetic members for locking the pendulum connected with a power source. The unit for measuring the angle of deviation of the pendulum is made of a pickup for measuring angular movement and is mounted on the axle of the pendulum. The unit for adjusting of scratch depth is made of a loading table mounted on the base for permitting vertical movement and rotation around the vertical axis. The table is provided with a three-component dynamometer. The pickup of angular movements and three-component dynamometer are connected with a computer.

EFFECT: expanded functional capabilities.

4 dwg

Description

Изобретение относится к области измерительных приборов для определения износа, а именно к устройствам для определения характеристик работы царапания.The invention relates to the field of measuring devices for determining wear, and in particular to devices for determining the characteristics of scratching.

Известно устройство для испытания единичных абразивных зерен на износ, содержащее основание, вал, закрепленный на валу диск, оправку с единичным зерном, закрепленную на диске, абразивный круг, охватывающий диск (см. а.с. СССР 917058, МПК³ G 01 N 3/56).A device for testing single abrasive grains for wear, containing a base, a shaft mounted on a shaft disk, a mandrel with a single grain mounted on a disk, an abrasive wheel covering the disk (see AS USSR 917058, IPC ³ G 01 N 3 / 56).

В процессе резания на единичное зерно такого устройства действует только две составляющие силы резания Р_у, P_z, в случае шлифования торцом абразивного круга с продольной подачей вдоль оси детали третья составляющая Р_х не регистрируется. При такой схеме испытаний высока трудоемкость определения работы, затрачиваемой в процессе резания и сил резания.During the cutting process, only two components of the cutting force P _y , P _z act on a single grain of such a device, in the case of grinding with an end face of an abrasive wheel with a longitudinal feed along the part axis, the third component P _{x is} not recorded. With this test design, the complexity of determining the work spent in the cutting process and cutting forces is high.

Известно устройство для определения работы царапания абразивным инструментом поверхности испытуемого образца, содержащее основание со стойкой, угломерную шкалу, качающийся маятник со стрелкой, узел настройки глубины царапания, выполненный в виде электрического нагревателя, обеспечивающий удлинение маятника и электромагнитные фиксаторы маятника (см. а.с. СССР 302652, МПК³ G 01 N 3/46).A device for determining the scratching work of an abrasive tool on the surface of a test sample, comprising a base with a stand, a goniometric scale, a swinging pendulum with an arrow, a knot for adjusting the depth of scratching, made in the form of an electric heater, which provides lengthening of the pendulum and electromagnetic pendulum latches (see.with. USSR 302652, IPC ³ G 01 N 3/46).

Устройство позволяет определять только работу царапания, при этом в процессе резания на индентор такого устройства действует только две составляющие силы резания Р_у, P_z. Кроме того, выполнение узла настройки глубины царапания в виде электрического нагревателя значительно усложняет процесс настройки, так как необходимо учитывать влияние температуры окружающей среды.The device allows you to determine only the work of scratching, while in the process of cutting on the indenter of such a device acts only two components of the cutting force P _y , P _z . In addition, the implementation of the site of adjusting the depth of scratching in the form of an electric heater significantly complicates the setup process, since it is necessary to take into account the influence of ambient temperature.

Техническая задача - расширение функциональных возможностей устройства при комплексной оценке эксплуатационных характеристик абразивного инструмента, прочности и работоспособности формовочных смесей различных рецептур для его изготовления и упрощение конструкции с сохранением точности измерений.The technical task is to expand the functionality of the device with a comprehensive assessment of the operational characteristics of the abrasive tool, the strength and performance of molding compounds of various formulations for its manufacture and simplification of the design while maintaining measurement accuracy.

Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для определения работы царапания абразивным инструментом поверхности испытуемого образца, содержащем основание со стойкой, измеритель угла отклонения маятника, качающийся маятник, узел настройки глубины царапания и электромагнитные тормозящий и пусковой фиксаторы маятника, измеритель угла отклонения маятника представляет собой датчик измерения угловых перемещений, узел настройки глубины царапания выполнен в виде нагружающего столика, закрепленного на основании с возможностью его вертикального перемещения посредством микрометрического винта и поворота вокруг вертикальной оси с размещенным на нем трехкомпонентным динамометром, при этом датчик угловых перемещений и трехкомпонентный динамометр подключены к ЭВМ.This object is achieved by the fact that in the device for determining the scratching operation of the surface of the test sample with an abrasive tool containing a base with a stand, a pendulum deflection angle meter, a swinging pendulum, a scratch depth adjustment unit and electromagnetic braking and starting pendulum clamps, the pendulum deflection angle meter is a sensor measuring angular displacements, the knot for adjusting the depth of scratching is made in the form of a loading table fixed on the base with the possibility of of the vertical displacement by the micrometer screw and yaw three-component dynamometer with placed on it, the rotary encoder and ternary dynamometer connected to a computer.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - схема нагружающего столика; на фиг.3, 4 - схемы положения датчиков.Figure 1 shows a diagram of a device; figure 2 - diagram of the loading table; figure 3, 4 - diagram of the position of the sensors.

Устройство содержит основание 1 с закрепленной на нем стойкой 2, узел настройки глубины царапания, выполненный в виде нагружающего столика 3 с закрепленным на нем трехкомпонентным динамометром 4, смонтированного с возможностью его вертикального перемещения посредством микрометрического винта 5 и поворота вокруг вертикальной оси, электромагнитные фиксаторы 6, 7 пусковой и тормозящий соответственно, маятник 8, шарнирно закрепленный на стойке 2, на нижнем конце которого закреплен индентор 9, груз 10, датчик угловых перемещений 11, установленный на оси маятника 8. Трехкомпонентный динамометр 4 выполнен в виде параллельно соединенных в электрическую схему тензометрических датчиков 12, закрепленный в верхней части нагружающего столика 3. В держателе трехкомпонентного динамометра 4 закреплен образец 13. Нагружающий столик 3 снабжен винтом-фиксатором 14 и лимбом 15. Динамометр 4 и датчик 11 подсоединены к ЭВМ.The device contains a base 1 with a stand fixed on it 2, a knot for adjusting the depth of scratching, made in the form of a loading table 3 with a three-component dynamometer 4 mounted on it, mounted with the possibility of its vertical movement by means of a micrometer screw 5 and rotation around a vertical axis, electromagnetic clamps 6, 7 starting and braking, respectively, a pendulum 8, pivotally mounted on a rack 2, at the lower end of which an indenter 9, a load 10, an angular displacement sensor 11, mounted on the axis of the pendulum 8. Three-component dynamometer 4 is made in the form of strain gauge sensors 12 connected in parallel to the electric circuit and mounted on the top of the loading table 3. A sample 13 is fixed in the holder of the three-component dynamometer 4. The loading table 3 is equipped with a fixing screw 14 and a limb 15. The dynamometer 4 and the sensor 11 is connected to a computer.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

На маятнике 8 закрепляется расчетный груз 10, необходимый для данного эксперимента. На держателе трехкомпонентного динамометра 4 закрепляется образец 13. Нагружающий столик 3 поворачивается вокруг своей вертикальной оси на угол φ и фиксируется в этом положении. Для этого ослабляется винт-фиксатор 14, вручную поворачивается столик 3, при этом требуемый угол φ откладывается по лимбу 15, затем настроенное положение фиксируется винтом-фиксатором 14. Маятник 8 находится в свободном положении, занимая при этом строго вертикальное положение над нагружающим столиком 3. Данное положение маятника 8 определяется как вертикальное положение α=0 и фиксируется в ЭВМ. Индентор 9 и образец 13 приводят в соприкосновение вертикальным перемещением микровинта 5 нагружающего столика 3 от руки оператора. Определяется «нулевая точка», от которой вращением микровинта 13 задается глубина резания. Электромагнитный фиксатор 6 подключается к электропитанию, при этом маятник 8 притягивается к фиксатору 6. Ослабляется закрепление фиксатора 6 к стойке 2. Маятнику 8 задается отклонение от вертикальной оси на расчетный угол α₁, соответствующий требуемой расчетной скорости царапания, данное положение контролируется ЭВМ по показаниям датчика угловых перемещений 11, при этом электромагнитный фиксатор 6 перемещается совместно с маятником 8. Фиксатор 6 останавливается и жестко фиксируется в требуемом положении к стойке 2. Вращением микровинта 5 столика 3 устанавливается требуемая для данного эксперимента глубина резания, положение фиксируется.The pendulum 8 secures the calculated load 10 necessary for this experiment. A sample 13 is attached to the holder of the three-component dynamometer 4. The loading table 3 is rotated around its vertical axis by an angle φ and is fixed in this position. To do this, the locking screw 14 is loosened, the table 3 is manually rotated, while the required angle φ is laid off along the limb 15, then the adjusted position is fixed by the locking screw 14. The pendulum 8 is in the free position, while occupying a strictly vertical position above the loading table 3. This position of the pendulum 8 is defined as the vertical position α = 0 and is fixed in the computer. The indenter 9 and the sample 13 are brought into contact by vertical movement of the microscrew 5 of the loading table 3 from the operator's hand. The “zero point" is determined, from which the cutting depth is set by rotation of the microscrew 13. Electromagnetic retainer 6 is connected to the power supply, the pendulum 8 is attracted to the retainer 6. The retainer 6 is weakened anchorage to the bar 2. Pendulum 8 given deviation from the vertical axis by the calculated angle α ₁ corresponding to the calculated desired speed of the scratching, the provision of a computer controlled sensor readings angular displacements 11, while the electromagnetic latch 6 moves together with the pendulum 8. The latch 6 stops and is rigidly fixed in the required position to the rack 2. By rotating the microscrew 5 Table 3 sets the cutting depth required for this experiment, the position is fixed.

Фиксатор 6 обесточивается и маятник 8 в свободном падении царапает индентором 9 образец 13, при этом регистрируются скорости и ускорения индентора 9 до и после контакта с образцом 13 в режиме реального времени. Угол максимального отклонения маятника 8 после прохождения вертикального положения (α₂), значение которого фиксируется датчиком угла поворота 11, при котором маятник имеет нулевую скорость, регистрируется ЭВМ - в этот момент электромагнитный фиксатор тормозящий 7 подключается к электропитанию и останавливает обратное движение маятника 8. Параллельно с этим процессом в момент взаимодействия индентора 9 с образцом 13 ЭВМ регистрирует полученные сигналы с датчиков трехкомпонентного динамометра 4 в виде составляющих сил резания Р_у, P_z, P_x.The latch 6 is de-energized and the pendulum 8 in free fall scratches the indenter 9 of the sample 13, while the speeds and accelerations of the indenter 9 are recorded before and after contact with the sample 13 in real time. The angle of maximum deviation of the pendulum 8 after passing through the vertical position (α ₂ ), the value of which is fixed by the angle sensor 11, at which the pendulum has zero speed, a computer is recorded - at this moment the braking electromagnetic lock 7 is connected to the power supply and stops the reverse movement of the pendulum 8. In parallel with this process at the moment of interaction of the indenter 9 with the sample 13, the computer registers the received signals from the sensors of the three-component dynamometer 4 in the form of components of the cutting forces P _y , P _z , P _x .

ЭВМ по заданной программе исходя из начальных параметров эксперимента данных, полученных с датчиков в ходе эксперимента, и результатов изучения параметров царапины, полученной на образце по окончании эксперимента, производит расчеты и выдает результаты в виде отчета, в котором содержатся таблицы и графики, позволяющие оценить эксплуатационные характеристики изучаемых образцов абразивного инструмента, прочность и работоспособность формовочных смесей различных рецептур для его изготовления.A computer for a given program based on the initial parameters of the experiment, the data obtained from the sensors during the experiment, and the results of studying the parameters of the scratch obtained on the sample at the end of the experiment, makes calculations and gives the results in the form of a report that contains tables and graphs that allow to evaluate operational characteristics of the studied samples of the abrasive tool, the strength and performance of molding compounds of various formulations for its manufacture.

Такое выполнение устройства, а именно измерителя угла отклонения маятника в виде датчика измерения угловых перемещений и узла настройки глубины царапания, выполненного в виде нагружающего столика, закрепленного на основании с возможностью его вертикального перемещения и поворота вокруг вертикальной оси с размещенным на нем трехкомпонентным динамометром и подключение датчика угловых перемещений и трехкомпонентного динамометра к ЭВМ, позволяет увеличить количество регистрируемой информации, получаемой в процессе проведения эксперимента, и тем самым повысить точность измерений. Выполнение электромагнитного фиксатора тормозящего в виде ряда последовательно размещенных электромагнитов, включаемых одновременно, позволяет гарантированно улавливать маятник в момент его возвращения при любом угле α₂ и соответственно улучшить качество эксперимента.Such an embodiment of the device, namely, a pendulum deflection angle meter in the form of a sensor for measuring angular displacements and a node for adjusting the depth of scratching, made in the form of a loading table fixed on the base with the possibility of its vertical movement and rotation around a vertical axis with a three-component dynamometer placed on it and connecting the sensor angular displacements and a three-component dynamometer to the computer, allows you to increase the amount of recorded information obtained during the experiment ment, and thereby improve the accuracy of measurements. The implementation of the electromagnetic brake inhibitor in the form of a series of sequentially placed electromagnets included at the same time, makes it possible to securely catch the pendulum at the time of its return at any angle α ₂ and, accordingly, improve the quality of the experiment.

Claims

A device for determining the scratching operation of a surface of a test sample with an abrasive tool, comprising a base with a strut, a pendulum pivotally mounted on a strut, a pendulum deflection angle meter, a scratch depth adjustment unit and electromagnetic pendulum detents connected to power supply, characterized in that the pendulum deflection angle meter represents a sensor for measuring angular displacements mounted on the axis of the pendulum, and the site for adjusting the depth of scratching is made in the form of a loading table, with mounted on the base with the possibility of its vertical movement and rotation around the vertical axis with a three-component dynamometer mounted on it, while the angular displacement sensor and three-component dynamometer are connected to the computer.