一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高速主軸在線動平衡技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種主軸動平衡雙平面等 效力平衡調(diào)節(jié)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高速數(shù)控機床是裝備制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展方向之一，高速數(shù)控機床的技術(shù)水 平高低是衡量一個國家制造業(yè)水平高低的標志。主軸是所有旋轉(zhuǎn)加工的數(shù)控機床中最為關(guān) 鍵的部件之一，其性能對整臺機床的加工精度、可靠性等都有至關(guān)重要的影響。旋轉(zhuǎn)不平衡 是影響主軸回轉(zhuǎn)精度的主要因素之一，在主軸上實現(xiàn)動平衡已成為一項不可或缺的關(guān)鍵技 術(shù)，它是W提高主軸的回轉(zhuǎn)精度、可靠性及使用壽命為奮斗的終極目標。因此，尋找有效的 主軸動平衡調(diào)節(jié)方法是高速數(shù)控機床主軸動平衡系統(tǒng)考慮的重要問題。針對內(nèi)置式雙面動 平衡調(diào)節(jié)技術(shù)一直是行業(yè)內(nèi)的難點。首先，內(nèi)置式動平衡裝置需要放置在主軸內(nèi)部隨主軸 旋轉(zhuǎn)，由于主軸工藝孔空間一般都很狹小，將動平衡裝置安放到固定位置具有相當?shù)碾y度。 動平衡裝置安裝位置任何一個參數(shù)的不確定都會使得動平衡裝置無法使用，難W滿足主軸 動平衡需要。再者，由于高速數(shù)控機床主軸高速旋轉(zhuǎn)，而主軸動平衡狀態(tài)需要實時保證，如 何在極短的時間內(nèi)完成主軸動不平衡狀態(tài)的調(diào)整具有挑戰(zhàn)性。目前，國內(nèi)外還未發(fā)現(xiàn)一種 適合于主軸內(nèi)置式雙平面動平衡裝置實現(xiàn)主軸動平衡調(diào)節(jié)的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調(diào)節(jié)方 法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
[0005] 本發(fā)明一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調(diào)節(jié)方法，是由同屯、且并列的兩組質(zhì)量 組塊產(chǎn)生質(zhì)量偏屯、，主軸旋轉(zhuǎn)時，由質(zhì)量偏屯、產(chǎn)生與主軸自身的動不平衡力位置相同、大小 相等、方向相反的平衡力，執(zhí)行校正主軸的動不平衡；
[0006] 具體包括W下步驟：
[0007] ①標定兩組質(zhì)量組塊在主軸內(nèi)孔中的軸向位置1a、Ic;
[000引②雙平面受力等效分解；雙平面指兩組質(zhì)量組塊所在的與主軸垂直的徑向平面， 在主軸動不平衡所產(chǎn)生離屯、力矢量所在平面內(nèi)，W兩組動平衡質(zhì)量組塊所在位置Ia或1C及 已知離屯、力Fd所在位置1D為基點，離屯、力FD的矢量方向為9，根據(jù)杠桿原理，將離屯、力Fd 等效分解到兩組動平衡質(zhì)量組塊所在位置的等效力F/、&' ；
[0009] ⑨計算平衡力矢量；根據(jù)等效力的大小計算動平衡質(zhì)量組塊所需產(chǎn)生的平衡力 Fa、Fb及矢量方向0A、0B，該矢量方向與等效力成180度夾角關(guān)系；其中Fa=F/,Fb=Fb'， 目A二日B二180-目；
[0010] ④計算大小質(zhì)量塊調(diào)整角度：動平衡質(zhì)量組塊大、小質(zhì)量塊所產(chǎn)生的離屯、力fi、 f2,得到fi、f2的合力f，合力f即為Fa或Fb，由方程組
[0011]
[001引得到fi、f2與合力f的矢量夾角a 1，曰2;
[0013] 將大、小質(zhì)量塊所產(chǎn)生的離屯、力fi、f2的矢量方向與調(diào)整前的矢量方向之間的夾 角01、02及方向定義為質(zhì)量塊的調(diào)整值，其中夾角0 1、02小于180度，調(diào)整方向為使夾 角01、0 2縮小的旋轉(zhuǎn)方向。
[0014] 進一步地，所述標定是在主軸低速旋轉(zhuǎn)的情況下，通過一個質(zhì)量組塊的大、小質(zhì)量 塊調(diào)整，使得該質(zhì)量組塊所在的調(diào)整面A面或B面產(chǎn)生已知離屯、力Fi或F。，通過測量計算 得到該位置點在軸向上與近端軸套固定端的距離Ia或1C，即校正面的位置，同樣道理可知 另一個質(zhì)量組塊校正面的位置或1A。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為：
[0016] 本發(fā)明針對內(nèi)置式雙平面動平衡裝置實現(xiàn)主軸動平衡的調(diào)節(jié)，適合各種主軸運行 工況。從所獲特性可知該方法可用于主軸動平衡調(diào)整系統(tǒng)W提高高速主軸的回轉(zhuǎn)精度，從 而實現(xiàn)高質(zhì)量零件的加工。
[0017] 本發(fā)明的調(diào)節(jié)方法簡單、高效，能在未知質(zhì)量組塊安裝位置的條件下標定質(zhì)量組 塊、計算質(zhì)量組塊中每個質(zhì)量塊所需調(diào)整的角度，從而調(diào)整質(zhì)量組塊調(diào)節(jié)主軸的動不平衡 狀態(tài)。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明【具體實施方式】的雙平面等效調(diào)節(jié)方法示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明【具體實施方式】的位置參數(shù)標定方法示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明【具體實施方式】的質(zhì)量矢量調(diào)整方式示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明【具體實施方式】的質(zhì)量調(diào)整組塊大小質(zhì)量塊所產(chǎn)生離屯、力與其合力 矢量關(guān)系原理示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明的流程圖；
[002引A、B質(zhì)量組塊平面中心C標定時不平衡力F的作用點，D工作時主軸產(chǎn)生的動不 平衡力作用位置，1a、Ib表示A、B質(zhì)量組塊平面所在軸向位置，mAi、mA2是A平面內(nèi)大小質(zhì)量 塊的偏屯、質(zhì)量，1?,!?是B平面內(nèi)大小質(zhì)量塊的偏屯、質(zhì)量，aAl,aA2是A平面上大小質(zhì)量 塊所產(chǎn)生離屯、力與合力的夾角，《81、aB2是B平面上大小質(zhì)量塊所產(chǎn)生離屯、力與合力的夾 角，0A1、0A2為A面內(nèi)大小質(zhì)量塊需做調(diào)整的角度，0M、0B2為B面內(nèi)大小質(zhì)量塊需做調(diào) 整的角度，Vi是標定時主軸的轉(zhuǎn)速，V工作時主軸的轉(zhuǎn)速，1e為標定時測量的主軸離屯、力位 置與坐標原點的距離。1?!?分別表示A平面或B平面的大小質(zhì)量塊的偏屯、質(zhì)量，a1、a2是 A平面或B平面上大小質(zhì)量塊所產(chǎn)生離屯、力與合力的夾角，夾角0 1、0 2表示A平面或B平 面內(nèi)大小質(zhì)量塊所需調(diào)整的角度。
【具體實施方式】
[0024] 下面通過實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳述。
[0025] 實施例：如圖1所示，本發(fā)明主軸動平衡雙平面等效力平衡調(diào)節(jié)方法，是由同屯、且 并列的兩組質(zhì)量組塊產(chǎn)生質(zhì)量偏屯、，主軸旋轉(zhuǎn)時，由質(zhì)量偏屯、產(chǎn)生與主軸自身的動不平衡 力位置相同、大小相等、方向相反的平衡力，執(zhí)行校正主軸的動不平衡；
[0026] 具體包括W下步驟：
[0027] ①標定兩組質(zhì)量組塊在主軸內(nèi)孔中的軸向位置1a、Ic;
[002引②雙平面受力等效分解；雙平面指兩組質(zhì)量組塊所在的與主軸垂直的徑向平面， 在主軸動不平衡所產(chǎn)生離屯、力矢量所在平面內(nèi)，W兩組動平衡質(zhì)量組塊所在位置Ia或1C及 已知離屯、力Fd所在位置1D為基點，離屯、力FD的矢量方向為9，根據(jù)杠桿原理，將離屯、力Fd 等效分解到兩組動平衡質(zhì)量組塊所在位置的等效力F/、&' ；
[0029] ⑨計算平衡力矢量；根據(jù)等效力的大小計算動平衡質(zhì)量組塊所需產(chǎn)生的平衡力 Fa、Fb及矢量方向0A、0B，該矢量方向與等效力成180度夾角關(guān)系；其中Fa=F/,Fb=Fb'， 目A二目B二180-目；
[0030] ④計算大小質(zhì)量塊調(diào)整角度：動平衡質(zhì)量組塊大、小質(zhì)量塊所產(chǎn)生的離屯、力fi、 f2,得到fi、f2的合力f，合力f即為Fa或Fb，由方程組
[0031]
[0032] 如圖4所示，得到fi、與合力f的矢量夾角a1，曰2;
[0033] 將大、小質(zhì)量塊所產(chǎn)生的離屯、力fi、f2的矢量方向與調(diào)整前的矢量方向之間的夾 角01、02及方向定義為質(zhì)量塊的調(diào)整值，其中夾角0 1、02小于180度，調(diào)整方向為使夾 角0 1、0 2縮小的旋轉(zhuǎn)方向。
[0034] 所述標定是在主軸低速旋轉(zhuǎn)的情況下，通過一個質(zhì)量組塊中同屯、且并列的兩組質(zhì) 量組塊的角度調(diào)整，使得該質(zhì)量組塊所在的調(diào)整面A面或B面產(chǎn)生已知離屯、力Fi或F。，通 過測量計算得到該位置點在軸向上與近端軸套固定端的距離Ia或1e，即校正面的位置，同 樣道理可知另一個質(zhì)量組塊校正面的位置Ic或1A。
【主權(quán)項】
1. 一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調(diào)節(jié)方法，其特征在于：是由同心且并列的兩組 質(zhì)量組塊產(chǎn)生質(zhì)量偏心，主軸旋轉(zhuǎn)時，由質(zhì)量偏心產(chǎn)生與主軸自身的動不平衡力位置相同、 大小相等、方向相反的平衡力，執(zhí)行校正主軸的動不平衡； 具體包括以下步驟： ① 標定兩組質(zhì)量組塊在主軸內(nèi)孔中的軸向位置1A、1B; ② 雙平面受力等效分解：雙平面指兩組質(zhì)量組塊所在的與主軸垂直的徑向平面，在主 軸動不平衡所產(chǎn)生離心力矢量所在平面內(nèi)，以兩組動平衡質(zhì)量組塊所在位置1 4或IB及已知 離心力Fd所在位置ID為基點，離心力FD的矢量方向為0，根據(jù)杠桿原理，將離心力FD等效 分解到兩組動平衡質(zhì)量組塊所在位置的等效力FA'、FB' ； ③ 計算平衡力矢量：根據(jù)等效力的大小計算動平衡質(zhì)量組塊所需產(chǎn)生的平衡力Fa、Fb 及矢量方向9a、9B，該矢量方向與等效力成180度夾角關(guān)系；其中Fa=Fa'，F(xiàn)b=FB'，0A =0 B= 180- 9 ； ④ 計算大小質(zhì)量塊調(diào)整角度：動平衡質(zhì)量組塊大、小質(zhì)量塊所產(chǎn)生的離心力f\、f2，得 到f\、f2的合力f，合力f即為FA或FB，由方程組得到f\、f2與合力f?的矢量夾角apa2; 將大、小質(zhì)量塊所產(chǎn)生的離心力f\、4的矢量方向與調(diào)整前的矢量方向之間的夾角 02及方向定義為質(zhì)量塊的調(diào)整值，其中夾角0i、小于180度，調(diào)整方向為使夾角 02縮小的旋轉(zhuǎn)方向。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述主軸動平衡雙平面等效力平衡調(diào)節(jié)方法，其特征在于：所述標 定是在主軸低速旋轉(zhuǎn)的情況下，通過一個質(zhì)量組塊的大、小質(zhì)量塊調(diào)整，使得該質(zhì)量組塊所 在的調(diào)整面A面或B面產(chǎn)生已知離心力匕或F^，通過測量計算得到該位置點在軸向上與近 端軸套固定端的距離14或IB，即校正面的位置，同樣道理可知另一個質(zhì)量組塊校正面的位 置1!3或IA。
【專利摘要】一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調(diào)節(jié)方法，屬于高速主軸在線動平衡技術(shù)領(lǐng)域。是由同心且并列的兩組質(zhì)量組塊產(chǎn)生質(zhì)量偏心，主軸旋轉(zhuǎn)時，由質(zhì)量偏心產(chǎn)生與主軸自身的動不平衡力位置相同、大小相等、方向相反的平衡力，執(zhí)行校正主軸的動不平衡；具體為：標定兩組質(zhì)量組塊在主軸內(nèi)孔中的軸向位置lA、lB；兩組質(zhì)量組塊所在的與主軸垂直的徑向平面所受離心力FD等效分解為兩組動平衡質(zhì)量組塊所在位置的等效力FAˊ、FBˊ；計算動平衡質(zhì)量組塊所需產(chǎn)生的平衡力FA、FB及矢量方向θA、θB，計算大小質(zhì)量塊調(diào)整角度β1、β2。本發(fā)明能在未知質(zhì)量組塊安裝位置的條件下標定、計算每個質(zhì)量塊所需調(diào)整的角度，從而調(diào)節(jié)主軸的動不平衡狀態(tài)。
【IPC分類】G01M1/38
【公開號】CN104964794
【申請?zhí)枴緾N201510398000
【發(fā)明人】張珂, 鄧華波, 李桐
【申請人】沈陽建筑大學
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年7月8日