一種高速主軸整機(jī)智能動(dòng)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(dòng)測(cè)試與控制系統(tǒng)，特別涉及一種高速主軸整機(jī)智能動(dòng)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(yùn)行精度高、加工效率高的特點(diǎn)，高速主軸轉(zhuǎn)速和精度的提高，是以高精度動(dòng)平衡為前提的。高速下微小不平衡也會(huì)引起劇烈振動(dòng)，甚至導(dǎo)致主軸失效，能否實(shí)現(xiàn)高速主軸動(dòng)平衡，不僅直接關(guān)乎數(shù)控機(jī)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(yùn)行過程中由離心力引起的失衡振動(dòng)，保證零件的加工精度。
[0003]然而，在實(shí)際加工過程中，盡管主軸出廠時(shí)會(huì)進(jìn)行離線動(dòng)平衡，但離線動(dòng)平衡機(jī)的平衡轉(zhuǎn)速較低，現(xiàn)有動(dòng)平衡機(jī)轉(zhuǎn)速一般處于5000r/min以下，而高速主軸可運(yùn)轉(zhuǎn)在1000r/min的高速乃至30000r/min的超高速狀態(tài)下，其振動(dòng)行為已呈現(xiàn)一定的柔性特征，此時(shí)離線低速動(dòng)平衡將無法滿足高速高精度主軸動(dòng)平衡需要。
[0004]此外，主軸工作時(shí)的高速旋轉(zhuǎn)會(huì)帶來離心膨脹作用，也會(huì)破壞主軸的動(dòng)平衡。當(dāng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的主軸處于不平衡狀態(tài)時(shí)，其系統(tǒng)內(nèi)部蝶形彈簧、拉桿、軸承等諸多組件會(huì)受熱力耦合作用，且呈現(xiàn)強(qiáng)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(jī)動(dòng)平衡的方式來消除微小失衡量，這對(duì)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(dòng)平衡后，再次裝配的主軸系統(tǒng)動(dòng)平衡精度將會(huì)受到較大損失，此時(shí)，離線動(dòng)平衡的精度對(duì)于主軸系統(tǒng)整機(jī)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(jī)智能動(dòng)平衡裝置，克服現(xiàn)有的高速主軸離線動(dòng)平衡效率低下，無法模擬高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，且自動(dòng)化程度較低的缺點(diǎn)，有效提高高速主軸動(dòng)平衡效率及精度。
[0007]為達(dá)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(jī)智能動(dòng)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(dòng)夾持及旋轉(zhuǎn)部分、激光自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)及去重部分、不平衡檢測(cè)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?dòng)連接，并且可實(shí)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(dòng)夾持及旋轉(zhuǎn)部分包括可自動(dòng)夾緊振動(dòng)測(cè)試芯棒的氣爪、與該氣爪固定連接的力矩電機(jī)以及與力矩電機(jī)固定連接的Zl方向工作臺(tái)；其中Zl方向工作臺(tái)與Zl方向底座沿Zl方向滑動(dòng)連接且可實(shí)現(xiàn)Zl方向工作臺(tái)的位置在Zl方向底座上的自動(dòng)調(diào)整；所述Zl方向底座在Xl方向?qū)к壣涎豖l方向滑動(dòng)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?dòng)調(diào)整；
[0010]所述激光自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)及去重部分包括定位光源、去重加工光源、Z2方向工作臺(tái)、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(tái)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?dòng)且可實(shí)現(xiàn)其位置的固定；其中Z2方向工作臺(tái)與Z2方向底座沿Z2方向滑動(dòng)連接且可實(shí)現(xiàn)Z2方向工作臺(tái)的位置在Z2方向底座上的自動(dòng)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(dòng)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?dòng)調(diào)整；
[0011]所述不平衡檢測(cè)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(dòng)測(cè)試芯棒以及用于計(jì)算及控制不平衡量的工業(yè)計(jì)算機(jī)；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?dòng)且可實(shí)現(xiàn)其位置的固定；用于計(jì)算及控制不平衡量的工業(yè)計(jì)算機(jī)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(dòng)連接，并且可實(shí)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?dòng)連接，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(tái)與Zl方向底座沿Zl方向滑動(dòng)連接且可實(shí)現(xiàn)Zl方向工作臺(tái)的位置在Zl方向底座上的自動(dòng)調(diào)整，其具體結(jié)構(gòu)是:Z1方向工作臺(tái)與Zl方向底座之間通過Zl方向?qū)к壔瑒?dòng)連接，且Zl方向工作臺(tái)與設(shè)于Zl方向底座上端的Zl方向伺服電機(jī)之間通過Zl方向絲杠聯(lián)接，其中Zl方向工作臺(tái)與Zl方向絲杠螺紋連接，Zl方向絲杠與Zl方向伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器固定連接。
[0014]上述的Z2方向工作臺(tái)與Z2方向底座沿Z2方向滑動(dòng)連接且可實(shí)現(xiàn)Z2方向工作臺(tái)的位置在Z2方向底座上的自動(dòng)調(diào)整，其具體結(jié)構(gòu)是:Z2方向工作臺(tái)與Z2方向底座之間通過Z2方向?qū)к壔瑒?dòng)連接，且Z2方向工作臺(tái)與設(shè)于Z2方向底座上端的Z2方向伺服電機(jī)之間通過Z2方向絲杠聯(lián)接，其中Z2方向工作臺(tái)與Z2方向絲杠螺紋連接，Z2方向絲杠與Z2方向伺服電機(jī)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(diǎn)與振動(dòng)測(cè)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?dòng)且可實(shí)現(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(dòng)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(dòng)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?dòng)且可實(shí)現(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(dòng)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(dòng)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(dòng)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?dòng)調(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(jī)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(jī)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(dòng)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?dòng)調(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(jī)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(jī)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(diǎn):
[0022]1.本發(fā)明能在不對(duì)高速主軸進(jìn)行拆卸的前提下進(jìn)行，避免了傳統(tǒng)離線動(dòng)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(jìn)行動(dòng)平衡測(cè)試時(shí)，高速主軸由工程實(shí)際中使用的配套高頻變頻裝置驅(qū)動(dòng)，可在完全模擬實(shí)際工況的情況下進(jìn)行動(dòng)平衡，提高了主軸動(dòng)平衡精度；
[0024]3.本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對(duì)高速主軸的全自動(dòng)、智能化動(dòng)平衡，全程無需人工干預(yù)，有效提高了動(dòng)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(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0026]圖1為本發(fā)明的高速主軸整機(jī)智能動(dòng)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(dòng)去重機(jī)構(gòu)圖；
[0029]圖4為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子自動(dòng)夾持及旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)圖；
[0030]圖5為本發(fā)明的不平衡檢測(cè)傳感器安裝結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖6為本發(fā)明的光電瞄準(zhǔn)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(biāo)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(jī)；7、X2方向伺服電機(jī)；8、激光去重區(qū)底座；9、工業(yè)計(jì)算機(jī)；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(dòng)測(cè)試芯棒；14、去重加工光源；15、Z2方向伺服電機(jī)；16、Z2方向工作臺(tái)；17、定位光源；18、Z1方向伺服電機(jī)；19、氣爪；20、Zl方向工作臺(tái)；21、力矩電機(jī)；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(shí)施方式】
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