[發明專利]一種超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法

有效

• 申請號: 201310268076.8
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103335783A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 張勇;付鵬強;張飛虎;梁迎春;張強;張龍江
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01M1/14
• 分類號: G01M1/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

1.一種超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，所述測試方法是基于立式超精密直驅式靜壓主軸系統來進行的，其特征在于：在超精密直驅式靜壓主軸的輸入端部件(10)的上端面加工錐形安裝基準面(5)，檢測桿(4-1)一端為標準球(4)，將標準球(4)直接安裝在錐形基準面(5)上作為測量基準，采用高精度位移傳感器(1)測量超精密直驅式靜壓主軸旋轉時標準球(4)與高精度位移傳感器(1)之間的位移變化，通過傳感器信號放大器(51)放大成0-10V的信號后輸入動平衡儀(52)，同時將光電測速儀(40)測得的超精密直驅式靜壓主軸轉速信息輸入動平衡儀，通過動平衡儀對所測得的信息進行處理得到轉子不平衡質量和相位，在專用動平衡盤(30)上根據動平衡儀指示的相位加入所需的平衡質量塊，從而實現超精密直驅式主軸轉子的動平衡操作。

2.根據權利要求1所述的一種超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：所述動平衡方法的具體實現過程為：步驟一、安裝測量基準：將檢測桿(4-1)上端的標準球(4)安裝在超精密直驅式靜壓主軸的輸入端部件(10)上端面加工的錐形安裝基準面(5)內，檢測桿(4-1)的下端通過螺母固定在中空的輸入端部件(10)內部；步驟二、安裝高精度位移傳感器(1)和光電測速儀(40)：首先將高精度位移傳感器支架(2)固定在電機定子的外殼上，其次通過支架(2)上的安裝孔裝入高精度位移傳感器(1)，同時將光電測速儀(40)安裝在測速儀支架(50)上，測速儀支架(50)通過磁性底座吸附在主軸定子上，在主軸轉子上貼附反光條；步驟三、調節高精度位移傳感器(1)測量初始間隙和光電測速儀(40)的位置：用手緩緩轉動超精密直驅式靜壓主軸，調整高精度位移傳感器(1)與測量基準球(4)的初始間隙，使主軸旋轉時高精度位移傳感器(1)與測量基準球(4)之間的初始間隙控制在高精度位移傳感器(1)的測量量程范圍內，同時調整光電測速儀(40)位置，使光電轉速儀對準反光條通過的位置上；步驟四、將高精度位移傳感器(1)和光電轉速儀(40)連接到動平衡儀(52)上；步驟五、動平衡操作：首先，在專用動平衡盤(30)上加裝動平衡試探質量塊，運行超精密靜壓主軸，開啟光電轉速儀(40)和動平衡儀(52)；其次，利用動平衡儀(52)采集數據并進行計算與處理，輸出不平衡質量和相位；最后，停止超精密靜壓主軸，卸下試探質量塊，根據動平衡儀指示的相位在專用動平衡盤(30)上加裝平衡質量塊；步驟六、驗證：再次運行超精密靜壓主軸，開啟動平衡儀(52)采集數據并進行計算與處理，驗證主軸動平衡是否滿足要求，若不滿足要求，根據動平衡儀指示的相位加裝所需平衡質量塊，再次進行驗證，重復步驟六操作，直到超精密靜壓主軸動平衡滿足要求為止，從而完成超精密靜壓主軸的精密動平衡操作。

3.根據權利要求1所述的超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：所述超精密直驅式靜壓主軸采用中空型式，便于安裝測量基準。

4.根據權利要求1所述的超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：所述標準球(4)經過研磨拋光處理，材料為特種不銹鋼，拋光后的面形精度PV值優于λ/20，其中λ＝0.633μm，表面粗糙度優于2nm。

5.根據權利要求1所述的超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：所述高精度位移傳感器(1)為高分辨率電容傳感器，其位移分辨率優于1nm。

6.根據權利要求1所述的超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：所述立式超精密直驅式靜壓主軸系統的直驅式主軸電機為交流永磁無刷電機，電機轉子同靜壓主軸轉動部分直接固連，中間無柔性聯接環節。

7.根據權利要求1所述的超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：所述立式超精密直驅式靜壓主軸系統的直驅式主軸電機為直流永磁無刷電機，電機轉子同靜壓主軸轉動部分直接固連，中間無柔性聯接環節。

8.根據權利要求1所述的超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：所述超精密直驅式靜壓主軸系統為空氣靜壓或液體靜壓超精密主軸系統。

9.根據權利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的超精密直驅式靜壓主軸動平衡方法，其特征在于：步驟三中的測量初始間隙為15-30μm。