一種高速主軸整機智能動平衡裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)設(shè)備振動測試與控制系統(tǒng)，特別涉及一種高速主軸整機智能動平衡裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代化的高速數(shù)控加工中心具有主軸轉(zhuǎn)速高、運行精度高、加工效率高的特點，高速主軸轉(zhuǎn)速和精度的提高，是以高精度動平衡為前提的。高速下微小不平衡也會引起劇烈振動，甚至導(dǎo)致主軸失效，能否實現(xiàn)高速主軸動平衡，不僅直接關(guān)乎數(shù)控機床的加工精度，也涉及加工安全問題。只有將主軸的殘余不平衡量控制在微小范圍內(nèi)，才能控制主軸在高速運行過程中由離心力引起的失衡振動，保證零件的加工精度。
[0003]然而，在實際加工過程中，盡管主軸出廠時會進行離線動平衡，但離線動平衡機的平衡轉(zhuǎn)速較低，現(xiàn)有動平衡機轉(zhuǎn)速一般處于5000r/min以下，而高速主軸可運轉(zhuǎn)在1000r/min的高速乃至30000r/min的超高速狀態(tài)下，其振動行為已呈現(xiàn)一定的柔性特征，此時離線低速動平衡將無法滿足高速高精度主軸動平衡需要。
[0004]此外，主軸工作時的高速旋轉(zhuǎn)會帶來離心膨脹作用，也會破壞主軸的動平衡。當高速運轉(zhuǎn)的主軸處于不平衡狀態(tài)時，其系統(tǒng)內(nèi)部蝶形彈簧、拉桿、軸承等諸多組件會受熱力耦合作用，且呈現(xiàn)強烈的各向異性及非線性特征，這直接導(dǎo)致了高速下不平衡狀態(tài)的逐漸演變、加劇。此外，離線平衡后，變工況、換刀、磨損等導(dǎo)致新的不平衡。顯然，若每次都采用傳統(tǒng)離線停機動平衡的方式來消除微小失衡量，這對加工效率將造成極大的影響，破壞了高效加工的原則，在現(xiàn)代化加工中是無法接受的。
[0005]更值得關(guān)注的是，由于受裝配工藝的限制，常規(guī)離線動平衡后，再次裝配的主軸系統(tǒng)動平衡精度將會受到較大損失，此時，離線動平衡的精度對于主軸系統(tǒng)整機而已僅為理論值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種高速主軸整機智能動平衡裝置，克服現(xiàn)有的高速主軸離線動平衡效率低下，無法模擬高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，且自動化程度較低的缺點，有效提高高速主軸動平衡效率及精度。
[0007]為達到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種高速主軸整機智能動平衡裝置，包括底板，還包括設(shè)置于底板之上的主軸系統(tǒng)固定聯(lián)接部分、轉(zhuǎn)子自動夾持及旋轉(zhuǎn)部分、激光自動對準及去重部分、不平衡檢測部分；
[0008]所述主軸系統(tǒng)固定聯(lián)接部分包括高速主軸、固定高速主軸的主軸定位座以及主軸區(qū)底座；其中主軸定位座與固定在底板上的主軸區(qū)底座之間通過固定在主軸區(qū)底座上的Xl方向?qū)к壔瑒舆B接，并且可實現(xiàn)主軸定位座在主軸區(qū)底座上的位置固定；
[0009]所述轉(zhuǎn)子自動夾持及旋轉(zhuǎn)部分包括可自動夾緊振動測試芯棒的氣爪、與該氣爪固定連接的力矩電機以及與力矩電機固定連接的Zl方向工作臺；其中Zl方向工作臺與Zl方向底座沿Zl方向滑動連接且可實現(xiàn)Zl方向工作臺的位置在Zl方向底座上的自動調(diào)整；所述Zl方向底座在Xl方向?qū)к壣涎豖l方向滑動連接且能夠?qū)崿F(xiàn)Zl方向底座的位置在Xl方向?qū)к壣系淖詣诱{(diào)整；
[0010]所述激光自動對準及去重部分包括定位光源、去重加工光源、Z2方向工作臺、用于接收定位光源信息的位置敏感器件以及用于去重的配重盤；其中定位光源、去重加工光源均固定于Z2方向工作臺上，位置敏感器件可沿固定在主軸區(qū)底座上的Xl方向?qū)к壔瑒忧铱蓪崿F(xiàn)其位置的固定；其中Z2方向工作臺與Z2方向底座沿Z2方向滑動連接且可實現(xiàn)Z2方向工作臺的位置在Z2方向底座上的自動調(diào)整；配重盤固定安裝于高速主軸轉(zhuǎn)子上刀柄端；所述Z2方向底座在X2方向?qū)к壣涎豖2方向滑動連接且能夠?qū)崿F(xiàn)Z2方向底座的位置在X2方向?qū)к壣系淖詣诱{(diào)整；
[0011]所述不平衡檢測部分包括后端加速度傳感器、前端加速度傳感器、位移傳感器、鑒相傳感器、通過刀柄接口與高速主軸轉(zhuǎn)子固定的振動測試芯棒以及用于計算及控制不平衡量的工業(yè)計算機；其中后端加速度傳感器以及前端加速度傳感器均設(shè)于主軸定位座上端面，位移傳感器與鑒相傳感器可沿Xl方向?qū)к壔瑒忧铱蓪崿F(xiàn)其位置的固定；用于計算及控制不平衡量的工業(yè)計算機固定于底板上。
[0012]上述的主軸定位座與固定在底板上的主軸區(qū)底座之間滑動連接，并且可實現(xiàn)主軸定位座在主軸區(qū)底座上的位置固定，其具體結(jié)構(gòu)是:主軸定位座與導(dǎo)軌滑塊一固定聯(lián)接，導(dǎo)軌滑塊一與Xl方向?qū)к壔瑒舆B接，且導(dǎo)軌滑塊一可固定于Xl方向?qū)к壣?；?dǎo)軌滑塊一具體是通過銷釘與Xi方向?qū)к壷g固定。
[0013]上述的Zl方向工作臺與Zl方向底座沿Zl方向滑動連接且可實現(xiàn)Zl方向工作臺的位置在Zl方向底座上的自動調(diào)整，其具體結(jié)構(gòu)是:Z1方向工作臺與Zl方向底座之間通過Zl方向?qū)к壔瑒舆B接，且Zl方向工作臺與設(shè)于Zl方向底座上端的Zl方向伺服電機之間通過Zl方向絲杠聯(lián)接，其中Zl方向工作臺與Zl方向絲杠螺紋連接，Zl方向絲杠與Zl方向伺服電機的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器固定連接。
[0014]上述的Z2方向工作臺與Z2方向底座沿Z2方向滑動連接且可實現(xiàn)Z2方向工作臺的位置在Z2方向底座上的自動調(diào)整，其具體結(jié)構(gòu)是:Z2方向工作臺與Z2方向底座之間通過Z2方向?qū)к壔瑒舆B接，且Z2方向工作臺與設(shè)于Z2方向底座上端的Z2方向伺服電機之間通過Z2方向絲杠聯(lián)接，其中Z2方向工作臺與Z2方向絲杠螺紋連接，Z2方向絲杠與Z2方向伺服電機的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器固定連接。
[0015]上述的定位光源、去重加工光源所發(fā)射的光線相互平行且都位于垂直于高速主軸轉(zhuǎn)子軸向的同一平面內(nèi)，用于接收定位光源信息的位置敏感器件中心點與振動測試芯棒軸心等尚。
[0016]上述的位置敏感器件可沿固定在主軸區(qū)底座上的Xl方向?qū)к壔瑒忧铱蓪崿F(xiàn)其位置的固定，其具體結(jié)構(gòu)是位置敏感器件通過支架一與支架底座一固定，支架底座一通過導(dǎo)軌滑塊二與Xi方向?qū)к壷g滑動連接；其中支架底座一與導(dǎo)軌滑塊二之間固定連接，導(dǎo)軌滑塊二與Xi方向?qū)к壷g滑動連接，且導(dǎo)軌滑塊二能夠固定于Xi方向?qū)к壣稀?br>[0017]上述的位移傳感器與鑒相傳感器可沿Xl方向?qū)к壔瑒忧铱蓪崿F(xiàn)其位置的固定，其具體結(jié)構(gòu)是:位移傳感器與鑒相傳感器通過支架二與支架底座二固定，支架底座二通過導(dǎo)軌滑塊二與Xi方向?qū)к壷g滑動連接；其中支架底座二與導(dǎo)軌滑塊二之間固定連接，導(dǎo)軌滑塊二與Xi方向?qū)к壷g滑動連接，且導(dǎo)軌滑塊二能夠固定于Xi方向?qū)к壣稀?br>[0018]上述的Zl方向底座在Xl方向?qū)к壣涎豖l方向滑動連接且能夠?qū)崿F(xiàn)Zl方向底座的位置在Xl方向?qū)к壣系淖詣诱{(diào)整，其具體結(jié)構(gòu)是:ζι方向底座與設(shè)于Xl方向?qū)к売叶说腦l方向伺服電機之間通過Xl方向絲杠聯(lián)接，其中Zl方向底座與Xl方向絲杠螺紋連接，Xl方向絲杠與Xl方向伺服電機的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器固定連接。
[0019]上述的Z2方向底座在X2方向?qū)к壣涎豖2方向滑動連接且能夠?qū)崿F(xiàn)Z2方向底座的位置在X2方向?qū)к壣系淖詣诱{(diào)整，其具體結(jié)構(gòu)是'12方向底座與設(shè)于X2方向?qū)к売叶说腦2方向伺服電機之間通過X2方向絲杠聯(lián)接，其中Z2方向底座與X2方向絲杠螺紋連接，X2方向絲杠與X2方向伺服電機的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器固定連接。
[0020]上述導(dǎo)軌滑塊二通過銷釘與Xl方向?qū)к壷g固定。
[0021]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有裝置相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0022]1.本發(fā)明能在不對高速主軸進行拆卸的前提下進行，避免了傳統(tǒng)離線動平衡過程中裝配工藝導(dǎo)致的平衡精度損失；
[0023]2.本發(fā)明中進行動平衡測試時，高速主軸由工程實際中使用的配套高頻變頻裝置驅(qū)動，可在完全模擬實際工況的情況下進行動平衡，提高了主軸動平衡精度；
[0024]3.本發(fā)明能實現(xiàn)對高速主軸的全自動、智能化動平衡，全程無需人工干預(yù)，有效提高了動平衡精度及效率。
[0025]為了更清楚的理解本發(fā)明，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的高速主軸整機智能動平衡裝置總體結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2為本發(fā)明的主軸區(qū)結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的激光自動去重機構(gòu)圖；
[0029]圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子自動夾持及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)圖；
[0030]圖5為本發(fā)明的不平衡檢測傳感器安裝結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖6為本發(fā)明的光電瞄準定位器件安裝結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖7為本發(fā)明的電氣連接圖。
[0033]附圖標記說明:1、底板；2、Xl方向?qū)к墸?、高速主軸；4、主軸定位座；5、主軸區(qū)底座；6、Xl方向伺服電機；7、X2方向伺服電機；8、激光去重區(qū)底座；9、工業(yè)計算機；10、后端加速度傳感器；11、前端加速度傳感器；12、配重盤；13、振動測試芯棒；14、去重加工光源；15、Z2方向伺服電機；16、Z2方向工作臺；17、定位光源；18、Z1方向伺服電機；19、氣爪；20、Zl方向工作臺；21、力矩電機；22、位移傳感器；23、鑒相傳感器；24、支架二 ；25、支架底座二 ；26、位置敏感器件；27、支架一 ；28、支架底座一 ；29、Zl方向底座；30、Z2方向底座；31、導(dǎo)軌滑塊一 ；32、Z1方向?qū)к墸?3、Z2方向?qū)к墸?4、導(dǎo)軌滑塊二 ；35、X2方向?qū)к墶?br>【具體實施方式】
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