Сила резания — это сопротивление материала против проникновения режущего инструмента. Направление и амплитуда усилия изменяется в различных процессах резания, например, обточке, фрезеровании, сверлении и т.д., выполняемых при производстве станков (часто ЧПУ). (См. рис. 1 ниже как пример при обточке.) Эту высокодинамичную силу резания можно измерить и проанализировать для оптимизации этих процессов резания.
Как измерить силу резания
Силу резания во время станочной работы можно измерить при помощи различных технологий, в которых динамометры считаются самыми надежными и эффективными. Некоторые динамометры базируются на пьезоэлектрическом эффекте. Однако комплексное решение также можно настроить с использованием подходящих датчиков усилия или нагрузки, которые встроены прямо в компоненты станка, включая тензометрические датчики и пьезоэлектрические датчики. Существует три основных вида для пьезоэлектрических динамометров для измерения силы резания: стационарные 3-компонентные динамометры, стационарные 6-компонентные динамометры и вращающиеся 4-компонентные динамометры.
Почему измеряется сила резания? Для чего измеряется сила резания?
Во время процессов резания инструменты подвергаются сильному механическому, тепловому и химическому воздействию, оказывая влияние на результат процесса резания и на износ инструмента. Резание металлов все еще остается важнейшим процессом станочной обработки. Оно является основой для всех типов технической продукции. Считается, что изготовленная продукция отличается высоким качеством и должна быть экономически выгодной. Поэтому требования к процессам резания постоянно усиливаются. Для выполнения таких требований необходимо обладать детальными знаниями о процессах резания. Активные усилия и моменты входят в число ключевых индикаторов.
При разработке новых инструментов очень важно знать, как они работают. Обычные вопросы: Какой бывает сила резания? Как работает устройство в различных ситуациях (устойчивость процесса)? Как разработка устройств может помочь избежать максимального усилия, но не повлиять на скорость и эффективность станочной работы?
Только благодаря точным измерениям можно достичь надежности технологического процесса и предотвратить создание бракованной продукции. Например, при фрезеровании часовщик должен убедиться, что процесс проходит налажено и стабильно даже постоянно меняющихся условиях захвата, и что инструмент не перегружен.
Все больше развивается перспектива использования измерений усилия/момента в передовом программировании станков ЧПУ для создания интеллектуальных стратегий для задач обработки. Сигнал силы может выполнять на станках различные функции, он используется для улучшения процессов работы, увеличения прослеживаемости и обеспечения бесперебойности станочной работы.
Поэтому анализ износа инструмента, т.е. измерение и анализ механической нагрузки инструмента, важен для:
- Улучшения процессов резания,
- Улучшения инструментов резания (геометрия, покрытие)
- Улучшения вспомогательного оборудования (например, охладителей)
- Структуры и компонентов размеров станка
- Сравнения и улучшения стратегии станочных работ
- Проверки моделирования процессов работы и имитации
- Выполнения интеллектуального программирования при помощи внедрения измеряемого усилия в систему контроля станка
Это выполняется при помощи:
- Измерения и анализа применяемого усилия в процессах пластомеханики
- Обнаружения типичных постоянных величин, т.е. особых процессов, связанных с обрабатываемостью
- Предоставления данных об энергии, индуцированной в процесс
- Использования команд передового программирования, например, синхронных действий в ЧУ (числовом управлении)
Пьезоэлектрические динамометры часто используются в проведении академических, промышленных исследований и разработок для измерения, анализа и оптимизации процессов станочной работы.
