[发明专利]一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统

权利要求书

1.一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，应用于偏心弧面凸轮的加工设备主轴，所述加工设备包括夹持弧面凸轮的第一主轴，和夹持加工刀具的第二主轴，第一主轴和第二主轴分别连接在加工设备的基座上，通过控制系统的控制，在第一主轴带动弧面凸轮旋转的同时，第二主轴带动刀具选装，并在弧面凸轮的圆柱面上进行切削加工，其特征在于：

所述第一主轴用于夹持弧面凸轮的一端端部轴心处设有空腔，空腔内，设有若干级平衡盘，平衡盘内设有对称的平衡腔，相邻的平衡盘之间的平衡腔成夹角N，沿着主轴的圆周交错分布；

相对称的平衡盘内设有平衡液，并通过压缩空气驱动，平衡液在不同的平衡腔内转移；

第一主轴上设有转速传感器和第一振动传感器，用于监测第一主轴的运转状态；

第二主轴上设有压力传感器和第二振动传感器，用于监测第二轴主轴受到的轴向冲击；

控制器通过分析第一主轴的运转状态和主轴受到的轴向冲击力，向不同的平衡盘内通入压缩空气，驱动平衡液进入相应的平衡腔，实现第一主轴圆周方向负载质量的平衡，消除振动。

2.根据权利要求1所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，相邻的所述平衡盘上的平衡腔设有两条联通管路，每条管路设有单向阀，单向阀开启方向相反。

3.根据权利要求2所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，所述平衡盘的外缘设有胶囊，胶囊填充所述压缩空气，通过胶囊体积的变化实现所述平衡液在不同平衡腔内转移。

4.根据权利要求3所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，所述控制器分析第一主轴的运转状态和主轴受到的轴向冲击力，是否失衡，遵循以下函数：

目标函数：；

约束条件：；

其中，工件夹持后最远心点坐标为：，

凸轮曲线条数，

平衡盘位置坐标： ，

第一主轴转速为：，

第二主轴进给量：为

当第一主轴不旋转时，决策变量为：，

当第一主轴旋转，时决策变量为：。

5.根据权利要求4所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，加工设备的基座上设有视觉相机，所述工件夹持后最远心点坐标通过视觉相机拍照测的。

6.根据权利要求5所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，所述控制器包括单片机和数字信号采集器，数字信号采集器与所述转速传感器、第一振动传感器、压力传感器和第二振动传感器相连接，将转速传感器、第一振动传感器、压力传感器和第二振动传感器采集信号进行预处理发送到单片机，单片机对信号进行实时监测分析，当不平衡振动参数超标时，综合加工设备的多源信息判断是否执行平衡操作以及确定执行参数。

7.根据权利要求6所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，所述单片机连接有执行器，单片机的输出指令作用于第二主轴和执行器的电磁阀阀组，驱动压缩空气通过气源分配器入相应平衡腔；在压缩空气的驱动下，平衡液向与之位置相对应的储液腔转移，补偿第一主轴圆周方向质量的不均。

8.根据权利要求1至7其中任意一项所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，所述第一主轴未设置空腔的端部的中心设有若干气路管道，每一个气路管道对应连接一个平衡盘上平衡腔。

9. 根据权利要求8所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于， 所述气路管道连接有气源分配器，所述控制器连接有执行器，执行器通过电磁阀与所述气源分配器连接。

10.根据权利要求9所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，所述气源分配器与所述气路管道通过流量控制阀连接。

11.根据权利要求10所述一种偏心弧面凸轮加工的主轴减振自动控制系统，其特征在于，所述气路管道设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制器连接，用以监测气路管道的压力值。