一种主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法技术

一种主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法，属于高速主轴在线动平衡技术领域。在采用机械式质量块调整动平衡的情况下,主轴动平衡调整装置由同心且并列的两组质量组块组成，动平衡调整装置安装在主轴上并与主轴构成完整的主轴系统，实现主轴系统动平衡的校正也即实现主轴动平衡的调整；主轴系统旋转并产生动不平衡时，通过动平衡调整装置的两组质量组块中的质量块的移动产生平衡力及附加动不平衡力，当平衡力矢量与附加动不平衡力矢量、主轴系统的动不平衡矢量之和为零时主轴系统达到新的动平衡状态。本发明专利技术综合考虑动平衡调整过程中调整装置质量中心转移产生负向离心力的情况，从而调整质量组块中质量块的位置实现调节主轴的动不平衡状态。

An on-line adjustment method for two plane equivalent balance of Spindle Dynamic Balance

An on-line adjustment method for the effective balance of the spindle dynamic balance double plane, which belongs to the field of high speed spindle online dynamic balancing technology. In the mechanical balancing mass under the regulation of spindle dynamic balance adjusting device is composed of concentric and parallel to the two group of quality group blocks, dynamic balance adjusting device mounted on the spindle and spindle spindle and constitute a complete system, dynamic correction that is to achieve the balance of the spindle balancing adjustment rotating shaft system; and the dynamic unbalance of spindle system, through the moving mass of two groups of quality block dynamic balance adjusting device of the balancing force and additional dynamic unbalance force, when the balance force vector with additional dynamic unbalance force vector, the spindle system dynamic unbalance vector and zero spindle system to achieve dynamic balance a new state. The invention comprehensively considers the situation that the center of mass transfer of the adjusting device produces negative centrifugal force during the adjustment process of the dynamic balance, so as to adjust the position of the mass block in the mass block so as to adjust the dynamic imbalance state of the spindle.

【技术实现步骤摘要】
一种主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法
本专利技术属于高速主轴在线动平衡
，特别是涉及一种主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法。
技术介绍
高速数控机床主轴上实现动平衡已成为一项不可或缺的关键技术,它是以提高主轴的回转精度、可靠性及使用寿命为奋斗的终极目标。因此，寻找有效的主轴动平衡调节方法是高速数控机床主轴动平衡系统考虑的重要问题。针对在线动平衡调节技术一直是行业内的难点。在采用机械式质量块调整动平衡的情况下,主轴在线动平衡调整需要将动平衡调整装置安装在主轴上并与主轴一同形成完整的主轴系统,主轴系统整体的动平衡成为主轴动平衡考虑的对象。当主轴系统产生动不平衡并需动平衡调整装置进行调整时,动平衡调整装置中质量块的移动一方面达到平衡原有主轴系统动不平衡的目的，另一方面由于质量块的移动使原有主轴系统的质量特性发生了改变，已获得的动平衡调整装置质量块转移的位置无法达到最终平衡主轴系统整体动平衡的目的。因此，当计算动平衡装置中调整质量块位置时需要考虑调整质量块原有位置的影响，也是高速数控机床进一步改进的要求。首先，随着加工精度需求的提高，主轴系统回转精度的要求也一再的提高，主轴动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法，其特征在于：主轴动平衡调整装置由同心且并列的两组质量组块组成，动平衡调整装置安装在主轴上并与主轴构成完整的主轴系统，实现主轴系统动平衡的校正也即实现主轴动平衡的调整；主轴系统旋转并产生动不平衡时，通过动平衡调整装置的两组质量组块的移动产生平衡力及附加动不平衡力，当平衡力矢量与附加动不平衡力矢量、主轴系统的动不平衡矢量之和为零时主轴系统达到新的动平衡状态，该过程为执行校正主轴系统的动不平衡。

【技术特征摘要】
1.一种主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法，其特征在于：主轴动平衡调整装置由同心且并列的两组质量组块组成，动平衡调整装置安装在主轴上并与主轴构成完整的主轴系统，实现主轴系统动平衡的校正也即实现主轴动平衡的调整；主轴系统旋转并产生动不平衡时，通过动平衡调整装置的两组质量组块的移动产生平衡力及附加动不平衡力，当平衡力矢量与附加动不平衡力矢量、主轴系统的动不平衡矢量之和为零时主轴系统达到新的动平衡状态，该过程为执行校正主轴系统的动不平衡。2.根据权利要求1所述的主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法，其特征在于：所述质量组块即为动平衡调整平面，调整平面与主轴轴向垂直，所述两个质量组块即两个动平衡调整平面，分别是调整平面A和调整平面B；每一质量组块由两块质量块组成，对应调整平面A的质量组块由质量块A1和A2组成，对应调整平面B的质量组块由质量块B1和B2组成；根据动平衡调整装置设计和制造的情况，质量块A1、A2的质量分别为mA1、mA2，质量块B1、B2的质量分别为mB1、mB2，每一质量块均布置在对应的调整平面内，而且在调整平面内的质量块均可绕质量块所在质量组块的回转中心点旋转；同样由动平衡调整装置设计与制造的情况确定，质量块A1、A2的质量中心相距其所在质量组块的回转中心点距离为RA1、RA2，质量块B1、B2的质量中心相距其所在质量组块的回转中心点距离为RB1、RB2；两质量组块并列布置在主轴轴向回转中心上，调整平面A所对应的质量组块置于主轴A点位置，调整平面B所对应的质量组块置于主轴B点位置，A点、B点分别是调整平面A和调整平面B对应的质量组块的回转中心，A点、B点都置于主轴回转中心上，即两质量组块的回转中心均与主轴回转中心重合；两质量组块协同工作，即两个调整平面协同实现主轴系统动平衡的调整。3.根据权利要求2所述的主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤一主轴系统低速转动，标定两组质量组块在主轴轴向方向位置lA、lB；调整方法：分别调整调整面A或调整面B所对应质量组块中的质量块，通过测量计算由于调整质量块所发生动不平衡所施加不平衡离心力的位置，移动质量块A1、A2而质量块B1、B2不动，所产生不平衡离心力的位置即为调整面A的位置点A点，移动质量块B1、B2而质量块A1、A2不动，所产生不平衡离心力的位置即为调整面B的位置点B点，计算可知A点和B点距近端轴套固定端的坐标原点距离lA、lB；步骤二主轴系统工作转速ω下，监测主轴的动平衡状态；当主轴系统产生动不平衡时，获得动不平衡的矢量数据并合成所有相关的矢量数据，将主轴系统产生的所有不平衡合成为一个动不平衡矢量，该动不平衡矢量可以等效为由已知离心力FD作用产生的，离心力FD作用在主轴回转中心D点的位置，其与坐标原点的距离为lD，离心力FD的矢量方向为θ；步骤三双平面受力等效分解，即将离心力FD等效分解到调整平面A和调整平面B位置所受等效力FA'、FB'；步骤四计算调整平面A和调整平面B当质量块移除时所产生的缺失离心力fA'、fB'与缺失离心力矢量角θ'A、θ'B；步骤五校验每个调整平面的动平衡调整能力；如果调整平面A或调整平面B中任一调整平面的动平衡调整无法实现，则提示动平衡调整能力不足，转到执行步骤九：步骤六计算调整平面A和调整平面B中质量组块调整所需产生的平衡力FA、FB及矢量方向θA、θB；步骤七计算质量块A1、A2、B1、B2所需调整的角度βA1、βA2、βB1、βB2；步骤八调整质量块的角度，完成主轴系统的动平衡调整；步骤九准备下一次的动平调整，返回步骤二。4.根据权利要求3所述的主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法，其特征在于：双平面受力等效分解：即将与坐标原点距离为lD的D点位置的等效动不平衡作用力FD等效分解为作用在与坐标原点距离分别为lA、lB的A点和B点位置的等效力FA'、FB'，其大小由方程组等效力FA'、FB'的矢量方向角大小均与FD相等，为θ。5.根据权利要求3所述的主轴动平衡双平面等效力平衡在线调节方法，其特征在于：计算当质量块移除时所产生的缺失离心力矢量：质量块调整前的工作状态下，对应轴向位置lA的质量组块中质量块A1和A2的质量中心与指定的标准位置之间按逆时针方向所形成的夹角为γA1、γA2，对应轴向位置lB的质量组块中质量块B1、B2的质量中心与指定的标准位置之间按逆时针方向所形成的夹角为γB1、γB2；根据主轴工作转速ω，调整前，对应轴向位置lA的质量组块中质量块A1、A2所产生的离心力为f′A1、f′A2，对应轴向位置lB的质量组块中质量块B1、B2所产生的离心力为f′B1、f′B2，由方程组当质量组块中质量块离开调整前的位置时，由于原离心力消失所造成的负向离心力增加，对应轴向位置lA的质量组块调整所造成的负向离心力fA'，对应轴向位置lB的质量组块调整所造成的负向离心力fB'，fA'、fB'与指定的标准位置之间按逆时针方向所形成的负向离心力矢量角θ'A、θ'B，由方程组

【专利技术属性】
技术研发人员：邓华波，丛仲谋，郭建成，张珂，吴玉厚，
申请(专利权)人：沈阳建筑大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21