高速主轴在线动平衡头的研制

高速主轴是所有高速旋转加工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。高速主轴在制造和装配过程中，不可避免地会因材质不均、加工和装配误差等导致其质心与旋转中心不一致。即使，事先经过精密动平衡的旋转机械也会由于热变形、磨损、外力、尘垢和物料的不均匀堆积等随机因素造成新的动不平衡。 主轴旋转不平衡是机床振动、噪声、轴承发热等现象产生的主要原因。主轴转速越高，不平衡引起的不利影响就越大。为了消除主轴振动，保证加工的精度和效率，必须采用在线动平衡技术，实时消除主轴的不平衡。 本文针对主轴运行过程中产生的动不平衡，研制了用于在线动平衡的平衡头，并设计和开发了主轴振动测试系统和平衡头无线控制系统，同时对平衡头的控制算法进行了研究。最后，对研制的平衡头进行了现场实验，从而验证了平衡头的有效性。主要工作如下： （1）在调研国内外文献及研究成果的基础上，提出了一种新型液体式动平衡头。然后介绍了此平衡头的工作原理，以及平衡头的各组成部件。最后根据所绘制的三维模型图，加工出平衡头本体，并组装出平衡头。 （2）在保证平衡精度和效率的前提下，平衡控制算法采用逐腔比较法，代替了传统的相位诊断法。只需检测主轴的转速和振动幅值，省去了相位诊断装置，降低了整个系统的复杂性。 （3）搭建了在线动平衡实验装置，设计了用于在线自动平衡的软件。控制信号采用无线传输，克服了平衡头和控制器连线的不便。 完成了所有准备工作后，对平衡头进行现场实验验证。实验结果表明，在线动平衡装置能较好地消除主轴不平衡量，确保主轴平稳运行。