[發(fā)明專利]一種用于超精密主軸的動(dòng)平衡精度提升裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810316200.6
• 申請(qǐng)日: 2018-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN108593204B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宏瑞;魏江;陳雪峰;史江海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M1/16
• 分類號(hào): G01M1/16;G01M1/14;G01M1/38
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 徐文權(quán)

本發(fā)明公開了一種用于超精密主軸的動(dòng)平衡精度提升裝置及方法，該裝置包括主軸、頂板、剛性支架、底座、薄肋板組件和變剛度組件；其中，主軸設(shè)置在頂板上，頂板平行設(shè)置于底座的上方；剛性支承狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)剛性支架對(duì)稱安裝于頂板與底座之間；柔性支承狀態(tài)時(shí)，變剛度組件設(shè)置在頂板與底座之間，且若干個(gè)薄肋板組件均勻設(shè)置在變剛度組件的周向及頂板與底座之間；該方法可在柔性支承狀態(tài)下放大主軸不平衡振動(dòng)，也可以調(diào)節(jié)為剛性支承、用于主軸正常加工，避免了復(fù)雜的拆裝過程；結(jié)構(gòu)剛度可以連續(xù)調(diào)節(jié)，并具有很大的變化范圍，因此具有很好的通用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密超精密加工及自動(dòng)化領(lǐng)域，具體涉及一種用于超精密主軸的動(dòng)平衡精度提升裝置及方法，用于放大主軸在回轉(zhuǎn)過程中的不平衡振動(dòng)響應(yīng)，提高主軸動(dòng)平衡測量和校正精度。

背景技術(shù)

機(jī)械振動(dòng)是主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)在運(yùn)行中必然存在的現(xiàn)象，造成振動(dòng)的原因有很多，如最常見的不平衡等。對(duì)于主軸轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，有時(shí)需要對(duì)其振動(dòng)進(jìn)行抑制，以避免對(duì)系統(tǒng)造成損害；有時(shí)反而需要對(duì)其振動(dòng)進(jìn)行放大，以觀察特定頻率的振動(dòng)，如在超精密主軸的動(dòng)平衡分析和校正過程中，需要放大其微弱的不平衡振動(dòng)，以便提高動(dòng)平衡精度。改變主軸的支承剛度是放大其振動(dòng)響應(yīng)的辦法之一，因此需要用可變剛度的結(jié)構(gòu)來進(jìn)行支承。現(xiàn)有的剛度可調(diào)振動(dòng)裝置往往只具有兩種支承剛度，可以根據(jù)需要將支承結(jié)構(gòu)快速地切換為高剛度或低剛度狀態(tài)，這方面的典型結(jié)構(gòu)有：申請(qǐng)?zhí)枮?01310125702.8的發(fā)明專利公開了一種鼠籠式SMA主動(dòng)變剛度轉(zhuǎn)子支承裝置，利用SMA的升溫收縮特性改變結(jié)構(gòu)剛度。類似的還有文獻(xiàn)[用于高速轉(zhuǎn)子振動(dòng)主動(dòng)控制的智能變剛度支承系統(tǒng)]中提出的基于形狀記憶合金的變剛度支承結(jié)構(gòu)。申請(qǐng)?zhí)枮?01420052262.8的實(shí)用新型專利公開了一種用于軟支承動(dòng)平衡機(jī)的可變剛度支承機(jī)構(gòu)，利用氣缸控制滾子軸承與凹形塊的卡緊或分離，實(shí)現(xiàn)硬支承和軟支承狀態(tài)的切換。但以上所述結(jié)構(gòu)都只具有剛性和柔性兩種支承狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的剛度無法連續(xù)調(diào)節(jié)，在放大主軸系統(tǒng)的不平衡振動(dòng)響應(yīng)時(shí)，無法根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)到合適的剛度，因此其應(yīng)用有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于超精密主軸的動(dòng)平衡精度提升裝置及方法，可以放大主軸在回轉(zhuǎn)過程中的不平衡振動(dòng)響應(yīng)，提高主軸動(dòng)平衡測量和校正的精度。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

一種用于超精密主軸的動(dòng)平衡精度提升裝置，包括主軸、頂板、剛性支架、底座、薄肋板組件和變剛度組件；其中，

主軸設(shè)置在頂板上，頂板平行設(shè)置于底座的上方；

剛性支承狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)剛性支架對(duì)稱安裝于頂板與底座之間；

柔性支承狀態(tài)時(shí)，變剛度組件設(shè)置在頂板與底座之間，且若干個(gè)薄肋板組件均勻設(shè)置在變剛度組件的周向及頂板與底座之間。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，底座上開設(shè)有若干平行布置的安裝槽。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，薄肋板組件包括肋板支架以及設(shè)置在肋板支架頂部的薄肋板，使用時(shí)，肋板支架的底部安裝在底座上，薄肋板的頂部連接在頂板的底部。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，變剛度組件用于調(diào)節(jié)整個(gè)結(jié)構(gòu)在主軸水平徑向方向的剛度，包括動(dòng)力架組件、擺架組件和彈簧組件，頂板與動(dòng)力架組件采用固定連接，動(dòng)力架組件與擺架組件鉸接配合，擺架組件與彈簧組件采用接觸配合，使得主軸的振動(dòng)能夠通過頂板傳遞給動(dòng)力架組件，再傳遞給擺架組件，最后傳遞給彈簧組件。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，動(dòng)力架組件包括水平板、豎板、滑塊、光軸和光軸支座；其中，水平板設(shè)置在豎板的頂部，光軸支座設(shè)置在豎板的兩端，兩個(gè)光軸平行設(shè)置在光軸支座上，滑塊套裝在兩個(gè)光軸上；

柔性支承狀態(tài)時(shí)，頂板與動(dòng)力架組件的水平板固定連接，主軸帶動(dòng)頂板振動(dòng)時(shí)，動(dòng)力架組件與頂板同步振動(dòng)。