[发明专利]一种超精密直驱式静压主轴动平衡方法

权利要求书

1.一种超精密直驱式静压主轴动平衡方法，所述测试方法是基于立式超精密直驱式静压主轴系统来进行的，其特征在于：在超精密直驱式静压主轴的输入端部件(10)的上端面加工锥形安装基准面(5)，检测杆(4-1)一端为标准球(4)，将标准球(4)直接安装在锥形基准面(5)上作为测量基准，采用高精度位移传感器(1)测量超精密直驱式静压主轴旋转时标准球(4)与高精度位移传感器(1)之间的位移变化，通过传感器信号放大器(51)放大成0-10V的信号后输入动平衡仪(52)，同时将光电测速仪(40)测得的超精密直驱式静压主轴转速信息输入动平衡仪，通过动平衡仪对所测得的信息进行处理得到转子不平衡质量和相位，在专用动平衡盘(30)上根据动平衡仪指示的相位加入所需的平衡质量块，从而实现超精密直驱式主轴转子的动平衡操作。

2.根据权利要求1所述的一种超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：所述动平衡方法的具体实现过程为：步骤一、安装测量基准：将检测杆(4-1)上端的标准球(4)安装在超精密直驱式静压主轴的输入端部件(10)上端面加工的锥形安装基准面(5)内，检测杆(4-1)的下端通过螺母固定在中空的输入端部件(10)内部；步骤二、安装高精度位移传感器(1)和光电测速仪(40)：首先将高精度位移传感器支架(2)固定在电机定子的外壳上，其次通过支架(2)上的安装孔装入高精度位移传感器(1)，同时将光电测速仪(40)安装在测速仪支架(50)上，测速仪支架(50)通过磁性底座吸附在主轴定子上，在主轴转子上贴附反光条；步骤三、调节高精度位移传感器(1)测量初始间隙和光电测速仪(40)的位置：用手缓缓转动超精密直驱式静压主轴，调整高精度位移传感器(1)与测量基准球(4)的初始间隙，使主轴旋转时高精度位移传感器(1)与测量基准球(4)之间的初始间隙控制在高精度位移传感器(1)的测量量程范围内，同时调整光电测速仪(40)位置，使光电转速仪对准反光条通过的位置上；步骤四、将高精度位移传感器(1)和光电转速仪(40)连接到动平衡仪(52)上；步骤五、动平衡操作：首先，在专用动平衡盘(30)上加装动平衡试探质量块，运行超精密静压主轴，开启光电转速仪(40)和动平衡仪(52)；其次，利用动平衡仪(52)采集数据并进行计算与处理，输出不平衡质量和相位；最后，停止超精密静压主轴，卸下试探质量块，根据动平衡仪指示的相位在专用动平衡盘(30)上加装平衡质量块；步骤六、验证：再次运行超精密静压主轴，开启动平衡仪(52)采集数据并进行计算与处理，验证主轴动平衡是否满足要求，若不满足要求，根据动平衡仪指示的相位加装所需平衡质量块，再次进行验证，重复步骤六操作，直到超精密静压主轴动平衡满足要求为止，从而完成超精密静压主轴的精密动平衡操作。

3.根据权利要求1所述的超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：所述超精密直驱式静压主轴采用中空型式，便于安装测量基准。

4.根据权利要求1所述的超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：所述标准球(4)经过研磨抛光处理，材料为特种不锈钢，抛光后的面形精度PV值优于λ/20，其中λ＝0.633μm，表面粗糙度优于2nm。

5.根据权利要求1所述的超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：所述高精度位移传感器(1)为高分辨率电容传感器，其位移分辨率优于1nm。

6.根据权利要求1所述的超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：所述立式超精密直驱式静压主轴系统的直驱式主轴电机为交流永磁无刷电机，电机转子同静压主轴转动部分直接固连，中间无柔性联接环节。

7.根据权利要求1所述的超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：所述立式超精密直驱式静压主轴系统的直驱式主轴电机为直流永磁无刷电机，电机转子同静压主轴转动部分直接固连，中间无柔性联接环节。

8.根据权利要求1所述的超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：所述超精密直驱式静压主轴系统为空气静压或液体静压超精密主轴系统。

9.根据权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的超精密直驱式静压主轴动平衡方法，其特征在于：步骤三中的测量初始间隙为15-30μm。