一种主轴内置机械式在线动平衡装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高速主轴在线动平衡技术领域，特别是涉及一种主轴内置机械式在线动平衡装置，用于动不平衡状态的在线校正。
【背景技术】
[0002]高速数控机床是装备制造业的技术基础和发展方向之一，高速数控机床的技术水平高低是衡量一个国家制造业水平高低的标志。主轴是所有旋转加工的数控机床中最为关键的部件之一，其性能对整台机床的加工精度、可靠性等都有至关重要的影响。旋转不平衡是影响主轴回转精度的主要因素之一，在主轴上实现动平衡已成为一项不可或缺的关键技术，它是以提高主轴的回转精度、可靠性及使用寿命为奋斗的终极目标。因此，设计一种主轴动平衡装置将是高速数控机床考虑的重要问题。采取内置式双面动平衡技术一直是行业内的难点。首先，在主轴装配空间越来越紧凑的趋势使得主轴动平衡装置需要采取内置于主轴中心孔中。然而，内置式动平衡装置需要放置在主轴内部随主轴旋转，动平衡装置的任何设计的不合理都可能给主轴带来附加的动不平衡及其它影响，难以满足高速数控机床的要求和发展趋势。再者，由于一般主轴工艺孔空间狭小，而机械式动平衡装置结构复杂，如何在狭小空间进行动平衡装置的固定、装置内部结构布置都具有挑战性。目前，国内外还未发现一种适合于高速主轴的、采用双平面动平衡方法的、内置的机械式主轴动平衡装置。
【发明内容】
[0003]针对上述存在的技术问题，本发明提供一种主轴内置机械式在线动平衡装置，用于主轴动不平衡状态的在线校正。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]本发明一种主轴内置机械式在线动平衡装置，包括屏蔽罩、两沿轴向并列设置的质量调整组块、至少两个稳固涨环、控制腔、稳固绗架及两端盖；所述屏蔽罩内依次设置两质量调整组块和稳固绗架I，两质量调整组块分别带有稳固绗架II和III，相邻稳固绗架间分别通过螺栓固定连接，在稳固绗架I内形成安装运动控制系统的控制腔，屏蔽罩两端分别设置端盖，屏蔽罩外周设置稳固涨环。
[0006]进一步地，所述质量调整组块包括大质量块、小质量块、稳固绗架及相互连接的两组电机、减速器，所述两组电机、减速器对称设置在稳固绗架上，相对端的一个减速器输出轴上安装大质量块，另一个减速器输出轴上安装小质量块，所述大质量块和小质量块均为扇形块，相互套置，初始安装时扇形缺口处对应设置，两质量块产生的质量偏心为零，工作时，两质量块同心旋转形成角度并产生质量偏心。
[0007]进一步地，所述大质量块、小质量块均为扇形块，初始安装时，两质量块的扇形缺口对应设置。
[0008]进一步地，所述稳固涨环为两端带缺口的金属薄环结构，稳固涨环每端缺口至少三处且形状相同、均布，两端对称布置。
[0009]进一步地，所述端盖沿圆周设置有至少三个涨片。
[0010]进一步地，所述端盖外端开有两个同心的环形槽，分别容置运动控制系统的天线环和电源环，端盖中部开有连通控制腔的导线通孔。
[0011]进一步地，所述屏蔽罩为金属圆筒。
[0012]进一步地，所述电机为步进电机或伺服电机。
[0013]本发明的有益效果为:
[0014]本发明的主轴内置机械式动平衡装置适合各种主轴运行工况，实现主轴动不平衡状态的校正。从所获特性可知该装置可提高高速主轴的回转精度，从而实现高质量零件的加工。
[0015]本发明的主轴内置机械式动平衡系统结构紧凑，可适应高速旋转状态，而且损耗低、效率高。动平衡调整功能全面，可实现刚性主轴、挠性主轴的在线动不平衡校正。
【附图说明】
[0016]图1为本发明的结构示意图。
[0017]图2为图1中质量调整组结构示意图。
[0018]图3为图1中稳固涨环结构示意图。
[0019]图4为图1中端盖结构示意图。
[0020]其中，1-稳固涨环，2-动平衡质量调整块，3-电机，4-减速器，5-稳固绗架，6_控制腔，屏蔽罩，8_端盖，9-大质量块，10-小质量块，11.涨片，12-电源环，13_缺口，14-天线环，15-环形槽，16-通孔。
【具体实施方式】
[0021]下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。
[0022]实施例:如图1所示，本发明包括屏蔽罩7、两沿轴向并列设置的质量调整组块、至少两个稳固涨环1、控制腔6、稳固绗架5及两端盖8 ;所述屏蔽罩7内依次设置两质量调整组块和稳固绗架I，两质量调整组块分别带有稳固绗架II和III，相邻稳固绗架5间分别通过螺栓固定连接，在稳固绗架I内形成安装运动控制系统的控制腔6，屏蔽罩7两端分别设置端盖8，屏蔽罩7外周设置稳固涨环I。
[0023]所述质量调整组块包括大质量块9、小质量块10、稳固绗架5及相互连接的两组电机3、减速器4，所述两组电机3、减速器4对称设置在稳固绗架II或III上，相对端的一个减速器输出轴上安装大质量块0，另一个减速器输出轴上安装小质量块10，所述大质量块9和小质量块10相互套置，质量偏心，偏心处对应设置，两质量块产生的离心力为0，工作时，两质量块同心旋转形成角度并产生质量偏心。
[0024]所述稳固涨环I为两端带缺口的金属薄环结构，涨环每端缺口 13至少三处且形状相同、均布，两端对称布置。安装本发明时，通过稳固涨环I固定在主轴内腔中。
[0025]所述大质量块9、小质量块10均为扇形块，初始安装时，两质量块的扇形缺口对应设置。
[0026]所述端盖8沿圆周设置有至少三个涨片11，起固定支撑作用。在端盖8外端开有两个同心的环形槽15，分别容置运动控制系统的天线环14和电源环12，端盖中部开有连通控制腔的导线通孔16。所述屏蔽罩7为金属圆筒，起到屏蔽的作用。所述电机3为步进电机或伺服电机。所述运动控制系统为现有结构，设置于本发明的稳固绗架I内的控制腔6内，其电源环12安装在端盖8上。
[0027]本发明所述的动平衡装置置于主轴内，工作时，由同心且并列的两组质量调整组块产生质量偏心，主轴旋转时由质量偏心产生与主轴自身产生的动不平衡力(离心力)作用位置相同、大小相等、方向相反的动平衡力，执行在线校正主轴的动不平衡。
【主权项】
1.一种主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:包括屏蔽罩、两沿轴向并列设置的质量调整组块、至少两个稳固涨环、控制腔、稳固绗架及两端盖；所述屏蔽罩内依次设置两质量调整组块和稳固绗架I，两质量调整组块分别带有稳固绗架II和III，相邻稳固绗架间分别通过螺栓固定连接，在稳固绗架I内形成安装运动控制系统的控制腔，屏蔽罩两端分别设置端盖，屏蔽罩外周设置稳固涨环。2.根据权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:所述质量调整组块包括大质量块、小质量块、稳固绗架及相互连接的两组电机、减速器，所述两组电机、减速器对称设置在稳固绗架上，相对端的一个减速器输出轴上安装大质量块，另一个减速器输出轴上安装小质量块，所述大质量块和小质量块均为扇形块，相互套置，初始安装时扇形缺口处对应设置，两质量块产生的质量偏心为零，工作时，两质量块同心旋转形成角度并产生质量偏心。3.根据权利要求2所述主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:所述大质量块、小质量块均为扇形块，初始安装时，两质量块的扇形缺口对应设置。4.根据权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:所述稳固涨环为两端带缺口的金属薄环结构，稳固涨环每端缺口至少三处且形状相同、均布，两端对称布置。5.根据权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:所述端盖沿圆周设置有至少三个涨片。6.根据权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:所述端盖外端开有两个同心的环形槽，分别容置运动控制系统的天线环和电源环，端盖中部开有连通控制腔的导线通孔。7.根据权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:所述屏蔽罩为金属圆筒。8.根据权利要求1所述主轴内置机械式在线动平衡装置，其特征在于:所述电机为步进电机或伺服电机。
【专利摘要】一种主轴内置机械式在线动平衡装置，属于高速主轴在线动平衡技术领域。包括屏蔽罩、两沿轴向并列设置的质量调整组块、至少两个稳固涨环、控制腔、稳固绗架及两端盖；所述屏蔽罩内依次设置两质量调整组块和稳固绗架Ⅰ，两质量调整组块分别带有稳固绗架Ⅱ和Ⅲ，相邻稳固绗架间分别通过螺栓固定连接，在稳固绗架Ⅰ内形成安装运动控制系统的控制腔，屏蔽罩两端分别设置端盖，屏蔽罩外周设置稳固涨环。本发明的主轴在线动平衡装置适合各种主轴运行工况，结合运动控制系统用于主轴动不平衡状态的在线校正。其统结构紧凑，可适应高速旋转状态，而且损耗低、效率高。可实现刚性主轴、挠性主轴的在线动不平衡校正。
【IPC分类】B23Q11/00, B23B19/02
【公开号】CN104999330
【申请号】CN201510398608
【发明人】吴玉厚, 张珂, 邓华波, 张丽秀, 张驰宇
【申请人】沈阳建筑大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年7月8日