高速主轴在线动平衡装置的设计与研究

发布时间：2021-02-03 17:43:51点击率：

对数控机床和加工中心主轴的在线动平衡技术进行研究。采用平衡环式在线动平衡结构,在主轴前端安装两个有一定偏心质量的调整环,由振动传感器测出主轴的振动信号经控制器运算确定主轴的不平衡量。再由驱动装置驱动两个平衡环转到适当的位置,抵消主轴的不平衡量。控制器采集振动信号,并计算分析出不平衡量的幅值和相位,发出平衡校正命令使两平衡环转到适当位置。为保证主轴系统的安全运行,平衡控制器兼有状态检测功能工作中检测到振动超标时立即启动平衡机构。本项目提出了初平衡、预平衡、在线动平衡的三步平衡的工艺方法。如果主轴有较大不平衡量时,就需要初平衡将其不平衡量减小到在线动平衡可调整的范围内。本文采用影响系数法来测量主轴的平衡量的大小和相位。要使用该方法则必须知道主轴的两个重要参数,这两个参数的大小由预平衡来测得。在线动平衡过程就是驱动调整环进行在线平衡的调整过程。调整环采用电磁脉冲驱动,由于该种设计的输出转矩随转速的提高下降的快,为了满足转矩要求,在本文中对其绕组的匝数、工作电压和串联电阻的选择做了系统分析。将调整环转到适当的角度以后,需要其与主轴进行固连。本文采用电磁铁与永磁体结合的方法实现调整环和主轴快速的离合。为了保证主轴振动量测量的准确性,防止主轴的共振,本文还对调平衡装内的中心轴进行了模态分析,以确定其各阶固有频率和振型。这项研究对我国高速精密加工技术的发展具有重要的意义。

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