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无锡一机磨床制造有限公司

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磨床磨砂的平衡原理与系统结构讲解

来源:http://www.wxyiji.com/news/2015-11-18/279.html 发布时间:2015-11-18 10:18:39

  机床振动对轴承沟道磨床的磨削加工精度和稳定性有很大的影响,为了保证磨床的加工性能,厂家在出厂之前对电动机、皮带轮以及轴系都进行了精确的平衡,而磨床的振动最主要和最不稳定的振源是砂轮的不平衡引起的,尽管出厂前对其进行了平衡,但由于砂轮本身在加工过程中处在不断变化的过程中,如加工过程中的磨损不均匀,对冷却液的吸附不一致,修正偏差和更换新砂轮时的装配误差及材质等种种因素,都会造成砂轮系统的质量中心偏离其旋转轴线从而引起磨床振动。这种振动将使零件的加工表面出现振纹,对加工精度影响很大。因此,如果能对磨床砂轮系统进行快速高效的自动平衡,将能够有效地提高轴承零件的加工精度和生产效率。  

  一、平衡原理与系统结构  

  1.平衡原理砂轮可以看成是由无数微小的质点组成的。这些微小质点在旋转时产生的惯性力构成的惯性力系,可以向质心简化为一个合力F,它是各个微小质点的离心力Fi,矢量的合成,即:  

  式中 mi——第i个微小质点的质量,kg  

  ri——第i个微小质点到旋转轴线的距离矢量,m  

  Fi——第i个微小质点产生的离心惯性力,N  

  M——砂轮旋转体的总质量,kg  

  rc——砂轮旋转体质心到旋转轴线的距离矢量,m 

  ω——砂轮旋转的角速度,rad/s  

  当砂轮旋转的离心惯性力系是一个平衡的力系时,此时砂轮的惯性中心与旋转轴线一致,即rc =0,所以根据上式合力F为0,即不存在不平衡量,这是一种理想状态。事实上,由于前面提及的原因,实际砂轮总是或多或少地存在着不平衡,其惯性中心都或多或少地偏离其旋转轴线,从而使得rc不等于0。根据上式,合力F不为0,此时令U=Mrc,并将它称作砂轮的不平衡量。用它来表征不平衡量的大小,对于砂轮自动平衡机构多采用砂轮轴前轴承处拾取振动的位移峰值(μm)来衡量平衡精度水平的高低,自动平衡的精度一般可以达到<1μm,如果设备整体状态良好则动平衡最佳精度可以达到<0.1μm。(电主轴整体行业概况)  

  2.平衡系统结构砂轮自动平衡机构的基本构成如图2所示,测振传感器用于拾取振动信号并将振动信号传入测控单元,光电开关用以获取转速信息,同时也是同步信号,它提供相位基准,将该信号锁相倍频后,控制信号的采集可实现整周期同步采样,可以大幅降低信号的相位误差。测量控制单元完成信号采集、分析处理、结果显示、输出控制等系统的主要功能,同时可以将采集的原始信号通过RS-232上传至上位机进行进一步的处理。  

  整机在常态下,平衡头随着主轴同频旋转,当整机进入自动平衡状态时,平衡头根据计算得出的不平衡量的大小和方位,接收测控系统的指令,调整两平衡块的位置,使平衡块所产生的平衡矢量抵消砂轮不平衡量,当振动值小于预置值时平衡过程结束。 

  二、系统的硬件原理  

  压电传感器用于拾取振动信号,由于ADuC812自带8路12位AD,所以压电传感器的输出信号经过电荷放大及电压放大后,可以直接送入812的P1口。采样所获得的数据已经包含了振动信号的幅值、相位及平衡转速信息,通过解算可以得到两平衡块的补偿位置。测控单元据此发出控制命令,通过接口电路并放大之后,控制两平衡块到达补偿位置从而实现快速补偿。同时也可以将数据通过RS-232串行口上传至PC机,由上位机的LabVIEW程序进行进一步的处理和分析。

    无锡一机磨床制造有限公司(简称:无锡一机)是专业磨床生产厂家,主要从事无心磨床,数控无心磨床,数控内圆磨床,数控外圆磨床,高精度无心磨床数控万能外圆磨床数控万能内圆磨床的研发、制造和销售。

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