[发明专利]一种主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法

权利要求书

1.一种主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：安装在线动平衡系统；

步骤2：在线动平衡校正的标定：标定出两调整平衡面轴向位置参数l_A、l_B；

步骤3：进行动不平衡测量，计算得到动不平衡等效离心力F_D及其位置l_D；包括如下步骤：

步骤3.1：主轴工作状态至稳定；

步骤3.2：加速度传感器获得动不平衡信号并将模拟信号传递给数据采集卡，信号经滤波、傅立叶变换最终提供给动不平衡检测计算系统；

步骤3.3：加速度信号经幅频转换，然后提取与主轴转速同频率的信号，根据相位传感器传回的信号对比测得的数据，确定测得同频数据最大值所处矢量角度与主轴旋转相位标准位置的相位角θ；

步骤3.4：提取到的信号经二次积分可知每个加速度传感器处主轴轴套的最大变形量y₂和y₆；

步骤3.5：设定主轴轴套两端固定位置位移为零，与加速度传感器所处点通过四点拟合成二次可导曲线，求出该曲线的导数为零位置的点的坐标D(x,y)，其在轴向X方向上的坐标值l_D为轴套最大变形值在轴向上的位置，y方向上的坐标值y₄为轴套最大变形值；

步骤3.6：已知轴套弹性模量，根据胡克定律，求得产生最大变形值时轴套所受到的径向方向的力，该力即为动不平衡等效离心力F_D；

步骤4：进行主轴动不平衡校正：根据上述得到的参数计算得到质量块所需调整的角度β₁或β₂，控制电机旋转，调整相应的质量块；

步骤5：主轴动不平衡数据、质量块调整数据实时在工控机显示器上显示，实现整个过程的实时监控。

2.如权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法，其特征在于：所述安装在线动平衡系统，包括如下步骤：

步骤1.1：将动平衡装置安放到主轴内孔中，固定稳固涨环并使动平衡装置固定在主轴内腔中，确保动平衡装置与主轴回转中心同心；

步骤1.2：将两个加速度传感器分别固定在主轴轴套上，两加速度传感器中心连线及主轴轴线构成的平面垂直于水平面，测量加速度传感器与主轴轴套一固定点之间的距离l₂和l₆；

步骤1.3：水平安装相位传感器，设置在对应主轴中心标记线处，检测识别主轴转动相位标记，相位传感器测量中心与主轴中心线保持水平；

步骤1.4：将电源架和固定架伸入主轴内部并固定，电源架与电源环接触，固定架与天线环接近。

3.如权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法，其特征在于：所述在线动平衡校正的标定，包括如下步骤：

步骤2.1：低速启动主轴旋转至稳定状态；

步骤2.2：调整一个质量组块的大、小质量块，使得该质量组块所在的调整面A面产生已知离心力F₁；

步骤2.3：加速度传感器获得动不平衡信号并将模拟信号传递给数据采集卡并计算主轴动不平衡量，包括离心力F及其矢量方向和位置参数，将该位置参数标定为调整面A面的轴向位置参数l_A；

步骤2.4：依照以上2.2-2.3步骤计算并标定另一调整面B面的轴向位置参数l_B。

4.如权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法，其特征在于：所述进行主轴动不平衡校正，包括如下步骤：

步骤4.1：已知两个平衡面轴向位置参数l_A、l_B和主轴动不平衡等效离心力F_D及其位置l_D，根据杠杆原理，计算求得两个与F_D等效的动平衡力F_A、F_B；

步骤4.2：假设每组质量块的大、小质量块调整角度β₁、β₂后可使大、小质量块旋转所产生离心力f₁、f₂的合力f与同一调整面所等效的离心力F_A或F_B大小相等、方向相反，根据下面的二元一次方程组可计算得到为实现主轴动平衡而需调整质量块与合力的角度α₁、α₂，

f1·cosα1+f2·cosα2=ff1·sinα1=f2·sinα2;]]>

已知合力f的矢量角度θ_A或θ_B与主轴动不平衡等效离心力相位角θ成180度，计算得到调整后每个质量块所处的相位角；

步骤4.3：根据调整前质量块所处的相位角，计算得到质量块所需调整的角度β₁或β₂；

步骤4.4：根据质量块所需调整的角度和方向，计算电机所需旋转的角度和方向，将角度换算成脉冲数，控制电机旋转，调整相应的质量块。