[發明專利]一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調節方法

有效

• 申請號: 201510398000.6
• 申請日: 2015-07-08
• 公開（公告）號: CN104964794B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 張珂;鄧華波;李桐
• 申請（專利權）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G01M1/38
• 分類號: G01M1/38
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 呂敏

技術領域

本發明屬于高速主軸在線動平衡技術領域，特別是涉及一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調節方法。

背景技術

高速數控機床是裝備制造業的技術基礎和發展方向之一，高速數控機床的技術水平高低是衡量一個國家制造業水平高低的標志。主軸是所有旋轉加工的數控機床中最為關鍵的部件之一，其性能對整臺機床的加工精度、可靠性等都有至關重要的影響。旋轉不平衡是影響主軸回轉精度的主要因素之一，在主軸上實現動平衡已成為一項不可或缺的關鍵技術,它是以提高主軸的回轉精度、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節方法是高速數控機床主軸動平衡系統考慮的重要問題。針對內置式雙面動平衡調節技術一直是行業內的難點。首先，內置式動平衡裝置需要放置在主軸內部隨主軸旋轉，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的難度。動平衡裝置安裝位置任何一個參數的不確定都會使得動平衡裝置無法使用，難以滿足主軸動平衡需要。再者，由于高速數控機床主軸高速旋轉，而主軸動平衡狀態需要實時保證，如何在極短的時間內完成主軸動不平衡狀態的調整具有挑戰性。目前，國內外還未發現一種適合于主軸內置式雙平面動平衡裝置實現主軸動平衡調節的方法。

發明內容

針對上述存在的技術問題，本發明提供一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調節方法。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明一種主軸動平衡雙平面等效力平衡調節方法，是由同心且并列的兩組質量組塊產生質量偏心，主軸旋轉時，由質量偏心產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，執行校正主軸的動不平衡；

具體包括以下步驟：

①標定兩組質量組塊在主軸內孔中的軸向位置l_A、l_B；

②雙平面受力等效分解：雙平面指兩組質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生離心力矢量所在平面內，以兩組動平衡質量組塊所在位置l_A或l_B及已知離心力F_D所在位置l_D為基點，離心力F_D的矢量方向為θ，根據杠桿原理，將離心力F_D等效分解到兩組動平衡質量組塊所在位置的等效力F_A'、F_B'；

③計算平衡力矢量：根據等效力的大小計算動平衡質量組塊所需產生的平衡力F_A、F_B及矢量方向θ_A、θ_B，該矢量方向與等效力成180度夾角關系；其中F_A＝F_A'，F_B＝F_B'，θ_A＝θ_B＝180-θ；

④計算大小質量塊調整角度：動平衡質量組塊大、小質量塊所產生的離心力f₁、f₂，得到f₁、f₂的合力f，合力f即為F_A或F_B，由方程組

得到f₁、f₂與合力f的矢量夾角α₁，α₂；

將大、小質量塊所產生的離心力f₁、f₂的矢量方向與調整前的矢量方向之間的夾角β₁、β₂及方向定義為質量塊的調整值，其中夾角β₁、β₂小于180度，調整方向為使夾角β₁、β₂縮小的旋轉方向。

進一步地，所述標定是在主軸低速旋轉的情況下，通過一個質量組塊的大、小質量塊調整，使得該質量組塊所在的調整面A面或B面產生已知離心力F₁或F₀，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l_A或l_B，即校正面的位置，同樣道理可知另一個質量組塊校正面的位置l_B或l_A。

本發明的有益效果為：