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机床主轴双平面在线动平衡校正系统

  • 发表时间:2020-06-28 07:45
  • 来源:未知
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近年来,随着国家对先进制造技术的重视,国内众多机构针对在线动平衡系统投入了大量研究,并取得了一些重要的成果。随着动平衡机行业向高速、高精度、高效等方向的发展。在线动平衡技术越来越成为制约我国机床在转速、精度等方面性能提高的关键基础性技术之一。

申曼动平衡机厂在总结前人研究的基础上得出:有关动平衡的理论相对成熟,在线动平衡测试和控制技术不断提高和完善,并可以到达较高的准确性和稳定性;动平衡装置具有多样性,在各具特色的同时也具有各自的缺点和实用的局限性,就混合式在线动平衡装置而言,多具有结构和驱动机构复杂,尤其是轴向尺寸较大,难以在现有的机床上实现应用。因此,如何设计对现有机床主轴系统改动不大,较容易实现的动平衡装置是目前在线动平衡系统的研究重点之一。本文提出了一种结构简单,轴向尺寸较小的动平衡装置,并提出了相应的测量和控制方案。可实现机床主轴双平面在线动平衡控制。

气动摩擦式动平衡头的设计平衡头属在线动平衡装置的执行机构,它对整个系统的平衡效果、稳定性、可实现性等方面具有重要影响。本文提出了一种盘式平衡头的设计。其基本原理与装置结构如图所示。

动平衡技术

根据不平衡量的需要,在两平衡盘的适当位置分·8O·别钻一圆孑L,在圆孑L的对称位置相当与一不平衡质量,通过两不平衡质量的合成不平衡量,实现一个平衡面不平衡量大小和相位的调节。正常情况下,两平衡盘均与主轴啮合,同步运转。当系统不平衡振动超过允许范围时,需要对平衡盘的位置进行重新调整。此时,由喷气口向平衡盘喷射高压空气,推动平衡盘克服弹簧片的弹力而左(或右)移,使平衡盘与主轴脱离。同时,弹簧片与平衡盘间的摩擦力矩会使平衡盘继续在原方向转动,而高速气体在平衡盘上动能的损失会使平衡盘减速,当二者力矩达到平衡时,平衡盘稳定于低于主轴转速的某一转速,二者形成稳定的差速运动。当监测到两平衡盘分别达到新的平衡位时,停止供气,弹簧片外扩,平衡盘与主轴啮合、同步。设计中考虑到平衡盘与主轴重新啮合时,对啮合齿冲击的影响,对气体压力及弹簧片的弹力进行适当设计,使在调整过程中平衡盘与主轴间的速度差不能太大,以防止在啮合瞬间产生过大的冲击力。该装置具有结构简单,轴向尺寸小,动作迅速等优点。应用于实际机床时,对主轴系统的结构改动不大,较容易实现。

在线动平衡系统硬件构成:基于以上原理,设计了一种双平面在线动平衡系统的试验模型,如图所示。

现场动平衡

模拟主轴在前、尾端轴承的支承下,由驱动电机带动,进而模拟机床各种转速。电涡流传感器1,2分别测取前后轴承的振动位移信号。光电传感器s1、s2、s3、s4用于监测四个平衡盘位置信号。光电传感器s£1作为基准信号。各传感器测量信号经信号采集仪进行初步处理(A/D转换,电荷放大,低通滤波等)送入计算机在线动平衡测量、分析与控制系统软件。计算机对实时监测信号进行分析,当不平衡振动量超过允许范围时,输出各平衡盘位置调整信号,经电一气驱动系统对各不平衡盘位置进行调整。当各平衡盘达到调整位置时,重新与主轴啮合,进入系统正常监控状态。

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