[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

说明书

技术领域

本发明属于高速主轴在线动平衡技术领域，特别是涉及一种主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法。

背景技术

高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，高速数控机床的技术水平高低是衡量一个国家制造业水平高低的标志。主轴是所有旋转加工的数控机床中最为关键的部件之一，其性能对整台机床的加工精度、可靠性等都有至关重要的影响。旋转不平衡是影响主轴回转精度的主要因素之一，在主轴上实现动平衡已成为一项不可或缺的关键技术,它是以提高主轴的回转精度、可靠性及使用寿命为奋斗的终极目标。在线动平衡的效率和精度，结构和安装，以及是否产生附加不平衡等方面的技术问题的解决将是在线动平衡装置考虑的重要问题。但是,采取内置式双面动平衡技术一直是行业内的难点。首先，在线动平衡是指在主轴不停机的状态下,动平衡的测量、计算及动平衡校正都需要实时实现。然而，高速数控机床主轴的转速大多为上万转，有的甚至达到十几万转，而且功率较大。内置式动平衡装置需要放置在主轴内部随主轴旋转，因此测控系统的反应速度、信号传送、供电等方面都难以满足动平衡装置的需求,如何采用正确的方法平衡各方面的不利并实现主轴在线动平衡具有十分重要的作用。再者，由于一般主轴工艺孔空间狭小，而机械式动平衡装置结构复杂，动平衡装置调节过程中任何一个参数的不确定、不稳定都会破坏主轴原有特性，甚至附加主轴以新的动不平衡或影响主轴回转精度。因此，采用适当的方法实现主轴内置机械式在线动平衡系统正常工作具有挑战性。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明一种主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法，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；

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。

进一步地，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；

进一步地，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l_C，该位置l_C就是该校正平面距近端固定位置距离l_A；

步骤2.4：依照以上2.2-2.3步骤计算另一校正面B面的位置l_B；

进一步地，所述进行动不平衡测量，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；