一种高速主轴整机智能动平衡装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种旋转设备振动测试与控制系统，特别涉及一种高速主轴整机智能动平衡装置。
【背景技术】
[0002]现代化的高速数控加工中心具有主轴转速高、运行精度高、加工效率高的特点，高速主轴转速和精度的提高，是以高精度动平衡为前提的。高速下微小不平衡也会引起剧烈振动，甚至导致主轴失效，能否实现高速主轴动平衡，不仅直接关乎数控机床的加工精度，也涉及加工安全问题。只有将主轴的残余不平衡量控制在微小范围内，才能控制主轴在高速运行过程中由离心力引起的失衡振动，保证零件的加工精度。
[0003]然而，在实际加工过程中，尽管主轴出厂时会进行离线动平衡，但离线动平衡机的平衡转速较低，现有动平衡机转速一般处于5000r/min以下，而高速主轴可运转在1000r/min的高速乃至30000r/min的超高速状态下，其振动行为已呈现一定的柔性特征，此时离线低速动平衡将无法满足高速高精度主轴动平衡需要。
[0004]此外，主轴工作时的高速旋转会带来离心膨胀作用，也会破坏主轴的动平衡。当高速运转的主轴处于不平衡状态时，其系统内部蝶形弹簧、拉杆、轴承等诸多组件会受热力耦合作用，且呈现强烈的各向异性及非线性特征，这直接导致了高速下不平衡状态的逐渐演变、加剧。此外，离线平衡后，变工况、换刀、磨损等导致新的不平衡。显然，若每次都采用传统离线停机动平衡的方式来消除微小失衡量，这对加工效率将造成极大的影响，破坏了高效加工的原则，在现代化加工中是无法接受的。
[0005]更值得关注的是，由于受装配工艺的限制，常规离线动平衡后，再次装配的主轴系统动平衡精度将会受到较大损失，此时，离线动平衡的精度对于主轴系统整机而已仅为理论值。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种高速主轴整机智能动平衡装置，克服现有的高速主轴离线动平衡效率低下，无法模拟高速运转状态，且自动化程度较低的缺点，有效提高高速主轴动平衡效率及精度。
[0007]为达到以上目的，本发明采用的技术方案是:一种高速主轴整机智能动平衡装置，包括底板，还包括设置于底板之上的主轴系统固定联接部分、转子自动夹持及旋转部分、激光自动对准及去重部分、不平衡检测部分；
[0008]所述主轴系统固定联接部分包括高速主轴、固定高速主轴的主轴定位座以及主轴区底座；其中主轴定位座与固定在底板上的主轴区底座之间通过固定在主轴区底座上的Xl方向导轨滑动连接，并且可实现主轴定位座在主轴区底座上的位置固定；
[0009]所述转子自动夹持及旋转部分包括可自动夹紧振动测试芯棒的气爪、与该气爪固定连接的力矩电机以及与力矩电机固定连接的Zl方向工作台；其中Zl方向工作台与Zl方向底座沿Zl方向滑动连接且可实现Zl方向工作台的位置在Zl方向底座上的自动调整；所述Zl方向底座在Xl方向导轨上沿Xl方向滑动连接且能够实现Zl方向底座的位置在Xl方向导轨上的自动调整；
[0010]所述激光自动对准及去重部分包括定位光源、去重加工光源、Z2方向工作台、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盘；其中定位光源、去重加工光源均固定于Z2方向工作台上，位置敏感器件可沿固定在主轴区底座上的Xl方向导轨滑动且可实现其位置的固定；其中Z2方向工作台与Z2方向底座沿Z2方向滑动连接且可实现Z2方向工作台的位置在Z2方向底座上的自动调整；配重盘固定安装于高速主轴转子上刀柄端；所述Z2方向底座在X2方向导轨上沿X2方向滑动连接且能够实现Z2方向底座的位置在X2方向导轨上的自动调整；
[0011]所述不平衡检测部分包括后端加速度传感器、前端加速度传感器、位移传感器、鉴相传感器、通过刀柄接口与高速主轴转子固定的振动测试芯棒以及用于计算及控制不平衡量的工业计算机；其中后端加速度传感器以及前端加速度传感器均设于主轴定位座上端面，位移传感器与鉴相传感器可沿Xl方向导轨滑动且可实现其位置的固定；用于计算及控制不平衡量的工业计算机固定于底板上。
[0012]上述的主轴定位座与固定在底板上的主轴区底座之间滑动连接，并且可实现主轴定位座在主轴区底座上的位置固定，其具体结构是:主轴定位座与导轨滑块一固定联接，导轨滑块一与Xl方向导轨滑动连接，且导轨滑块一可固定于Xl方向导轨上；导轨滑块一具体是通过销钉与Xi方向导轨之间固定。
[0013]上述的Zl方向工作台与Zl方向底座沿Zl方向滑动连接且可实现Zl方向工作台的位置在Zl方向底座上的自动调整，其具体结构是:Z1方向工作台与Zl方向底座之间通过Zl方向导轨滑动连接，且Zl方向工作台与设于Zl方向底座上端的Zl方向伺服电机之间通过Zl方向丝杠联接，其中Zl方向工作台与Zl方向丝杠螺纹连接，Zl方向丝杠与Zl方向伺服电机的转轴通过联轴器固定连接。
[0014]上述的Z2方向工作台与Z2方向底座沿Z2方向滑动连接且可实现Z2方向工作台的位置在Z2方向底座上的自动调整，其具体结构是:Z2方向工作台与Z2方向底座之间通过Z2方向导轨滑动连接，且Z2方向工作台与设于Z2方向底座上端的Z2方向伺服电机之间通过Z2方向丝杠联接，其中Z2方向工作台与Z2方向丝杠螺纹连接，Z2方向丝杠与Z2方向伺服电机的转轴通过联轴器固定连接。
[0015]上述的定位光源、去重加工光源所发射的光线相互平行且都位于垂直于高速主轴转子轴向的同一平面内，用于接收定位光源信息的位置敏感器件中心点与振动测试芯棒轴心等尚。
[0016]上述的位置敏感器件可沿固定在主轴区底座上的Xl方向导轨滑动且可实现其位置的固定，其具体结构是位置敏感器件通过支架一与支架底座一固定，支架底座一通过导轨滑块二与Xi方向导轨之间滑动连接；其中支架底座一与导轨滑块二之间固定连接，导轨滑块二与Xi方向导轨之间滑动连接，且导轨滑块二能够固定于Xi方向导轨上。
[0017]上述的位移传感器与鉴相传感器可沿Xl方向导轨滑动且可实现其位置的固定，其具体结构是:位移传感器与鉴相传感器通过支架二与支架底座二固定，支架底座二通过导轨滑块二与Xi方向导轨之间滑动连接；其中支架底座二与导轨滑块二之间固定连接，导轨滑块二与Xi方向导轨之间滑动连接，且导轨滑块二能够固定于Xi方向导轨上。
[0018]上述的Zl方向底座在Xl方向导轨上沿Xl方向滑动连接且能够实现Zl方向底座的位置在Xl方向导轨上的自动调整，其具体结构是:ζι方向底座与设于Xl方向导轨右端的Xl方向伺服电机之间通过Xl方向丝杠联接，其中Zl方向底座与Xl方向丝杠螺纹连接，Xl方向丝杠与Xl方向伺服电机的转轴通过联轴器固定连接。
[0019]上述的Z2方向底座在X2方向导轨上沿X2方向滑动连接且能够实现Z2方向底座的位置在X2方向导轨上的自动调整，其具体结构是'12方向底座与设于X2方向导轨右端的X2方向伺服电机之间通过X2方向丝杠联接，其中Z2方向底座与X2方向丝杠螺纹连接，X2方向丝杠与X2方向伺服电机的转轴通过联轴器固定连接。
[0020]上述导轨滑块二通过销钉与Xl方向导轨之间固定。
[0021]本发明的有益效果:与现有装置相比，本发明具有以下优点:
[0022]1.本发明能在不对高速主轴进行拆卸的前提下进行，避免了传统离线动平衡过程中装配工艺导致的平衡精度损失；
[0023]2.本发明中进行动平衡测试时，高速主轴由工程实际中使用的配套高频变频装置驱动，可在完全模拟实际工况的情况下进行动平衡，提高了主轴动平衡精度；
[0024]3.本发明能实现对高速主轴的全自动、智能化动平衡，全程无需人工干预，有效提高了动平衡精度及效率。
[0025]为了更清楚的理解本发明，以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
【附图说明】
[0026]图1为本发明的高速主轴整机智能动平衡装置总体结构图；
[0027]图2为本发明的主轴区结构图；
[0028]图3为本发明的激光自动去重机构图；
[0029]图4为本发明的转子自动夹持及旋转机构图；
[0030]图5为本发明的不平衡检测传感器安装结构图；
[0031]图6为本发明的光电瞄准定位器件安装结构图；
[0032]图7为本发明的电气连接图。
[0033]附图标记说明:1、底板；2、Xl方向导轨；3、高速主轴；4、主轴定位座；5、主轴区底座；6、Xl方向伺服电机；7、X2方向伺服电机；8、激光去重区底座；9、工业计算机；10、后端加速度传感器；11、前端加速度传感器；12、配重盘；13、振动测试芯棒；14、去重加工光源；15、Z2方向伺服电机；16、Z2方向工作台；17、定位光源；18、Z1方向伺服电机；19、气爪；20、Zl方向工作台；21、力矩电机；22、位移传感器；23、鉴相传感器；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、导轨滑块一 ；32、Z1方向导轨；33、Z2方向导轨；34、导轨滑块二 ；35、X2方向导轨。
【具体实施方式】
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