Развитие технической базы машиностроительных предприятий, использование станков с ЧПУ и станков типа «обрабатывающий центр», внедрение гибких производственных систем существенно сократило вспомогательное время технологических операций и позволило повысить производительность и качество обработки деталей, снизить себестоимость их изготовления [1, 2]. Однако в процессе эксплуатации станков с ЧПУ выявлен и существенный недостаток — отсутствие обратной связи между входными и выходными параметрами механической обработки. К входным параметрам относятся параметры и особенности конструкции обрабатываемой заготовки (конфигурация, материал, габариты детали), технологические параметры (режимы обработки, припуск и его изменения в процессе обработки детали), параметры обрабатывающей системы (коэффициент жесткости основного технологического оборудования, приспособлений, инструмента, особенности технологической среды). Выходными параметрами являются: качество обрабатываемой поверхности детали, производительность обработки, стойкость и прочность инструмента. Эта задача может быть решена за счет использования адаптивных систем управления станками с ЧПУ, позволяющих учитывать входные и выходные параметры технологического процесса механической обработки деталей [2, 3]. Важной частью адаптивной системы является сенсорное устройство, позволяющее проводить измерение мгновенных значений механических усилий и крутящих моментов, реализуемых в процессе обработки заготовки на металлорежущих станках.
Для модернизации токарного станка с ЧПУ, путем оснащения его адаптивной системой управления, было решено разместить сенсорное устройство в механическом узле инструментального резцедержателя, рис. 1. Узел состоит из выходного вала 4 со съемной инструментальной головкой (на рис. не показана), которая связана с подвижной полумуфтой 6 плоскозубчатой муфты. Поворот резцедержателя осуществляется через червячную пару 1–2, кулачковую полумуфту 7, другая половина 8 которой жестко связана с валом 4. В начальный момент движения этой кулачковой муфты вал 4 подается влево, при этом подвижная полумуфта 6 плоскозубчатой муфты отходит от неподвижной полумуфты 8 и резцедержатель осуществляет поворот в нужную позицию, которая определяется при нажиме кулачка 10 на соответствующий конечный выключатель 9. Затем происходит реверс двигателя, и полумуфта 7 вращается в другую сторону, при этом полумуфта 6 с инструментальной головкой удерживается от поворота фиксатором. Кулачки полумуфты 7 упираются в кулачки полумуфты 8, пружина 5 сжимается, и полумуфта 6 фиксируется на зубьях полумуфты 8. Конечный выключатель зажима подает команду, электродвигатель поворота отключается и начинается рабочий цикл обработки.