全自动动平衡仪在磨齿机上的应用.doc

全自动动平衡仪在磨齿机上的应用
丁景民
关键词：蜗杆砂轮磨齿机砂轮全自动动平衡仪▲
我厂制造的汽车齿轮(材料为20CrMnTi，渗碳淬火，硬度为58～63HRC，模数为3，3.5mm)，精度为5～6级(GB10095—88)。为了保证齿轮的精度，尤其是齿形齿向的精度，降低变速箱总成的噪声，对常啮合齿轮、高速齿轮需进行磨齿加工(所用的机床为YK7232数控蜗杆砂轮磨齿机和YA7232B蜗杆砂轮磨齿机)。实践证明，在磨齿工艺中，齿形误差对啮合噪声影响最大。所用砂轮规格Ø400mm×Ø203mm×100mm。过去我厂用DS—100型闪光式动平衡机对蜗杆砂轮进行动平衡。由于该设备已陈旧，故障多，调整麻烦，操作不便，已无法使用，故改用ZPD—18磨床砂轮全自动动平衡仪。ZPD—18砂轮全自动动平衡仪可在磨削状态下直接对砂轮进行动平衡，提高了动平衡精度。磨削过程中砂轮的平衡状态，由微电脑监测、数码显示。如果平衡状态发生变化，能在数分钟内自动进行调整，使砂轮始终保持在平衡状态下工作。
1ZPD—18动平衡仪的组成与规格
ZPD—18砂轮全自动动平衡仪由平衡头、振动传感器、电脑控制箱三部分组成。(1)平衡头最大平衡能力为1800g.cm，最高工作转速为3000r/min，重量为2.5kg。(2)振动传感器灵敏度为600mV.s/cm，频率范围为10～50Hz，外形尺寸为Ø30mm×75mm。(3)电脑控制箱振动频率测量范围为5～150Hz(300～9000r/min)，振幅测量范围为0.3～99μm，自由平衡状态下的振动位移＜1μm，电源电压为220V±10%，50Hz，耗电功率为15W，外形尺寸为228mm×210mm×85mm。
2ZPD—18动平衡仪的平衡原理
图1是ZPD—18砂轮动平衡仪的工作原理图。根据砂轮不平衡激振力引起的磨架振动，其位移与砂轮不平衡的大小成正比的原理，振动传感器安装在砂轮架上，拾取磨架的振动。振动传感器将振幅转化为相应的电信号，电脑控制箱根据此信号的大小，反复驱动平衡头内的电机转动，再通过传动装置，使平衡头中的补偿质量(偏重齿圈)与砂轮的残留不平衡量相抵消，使磨架的振动逐渐减小到最小值，使砂轮达到允许的平衡精度。

图1ZPD—18砂轮动平衡仪的工作原理1.磨架2.振动传感器3.砂轮4.平衡头5.振动传感器电缆6.电源线7.电脑控制器8.控制电缆9.电缆固定器10.连接法兰
图2是平衡头的示意图，其中M1和M2为微型直流伺服电动机。它通过碳刷滑环与电脑控制箱相连，电动机可作正反向转动，并分别通过相同的两套传动装置(两级螺旋齿轮和一级内齿轮传动)使平衡补偿质量(偏重内齿圈)转动。m0为砂轮系统的不平衡量，m1和m2分别为两偏重内齿圈的平衡量(m1=m2)。mr为m1和m2的合成平衡补偿量。当调整到使mr和m0的幅值相等而相位相反时，砂轮系统就达到了平衡，此时磨架的振动减小到最小值。ZPD—18动平衡仪是根据磨架的振动进行平衡的，它能大幅度地提高平衡精度。通常平衡架的静平衡精度(砂轮系统的偏心量)为百分之几毫米，而该砂轮动平衡仪的平衡精度可达千分之几到万分之几毫米。

图2平衡头示意图
3ZPD—18动平衡仪的安装
整套动平衡仪安装连接见图1。振动传感器水平安装在磨架振动最大的砂轮轴线位置上，一般是靠近砂轮的前轴承外壳或罩壳处。平衡头外形尺寸见图3，其安装方式见图4。连接法兰盘的安装如下：

图3平衡头外形尺寸1.平衡头2.滑环

图4平衡头的安装方式1.振动传感器2.连接法兰盘3.平衡头
(1)在平面磨床上将连接法兰盘左端面磨去0.1～0.2mm。(2)连接法兰盘拧紧在磨齿机砂轮主轴上。(3)用拧紧法兰扳手将连接法兰盘进一步拧紧。(4)拧紧两个防松紧定螺钉，防止法兰盘在磨削时松动。(5)换砂轮拆卸连接法兰前，先将防松紧定螺钉松开。上述安装步骤如图5所示。连接法兰盘一头拧在砂轮主轴螺纹上(代替原来的紧固螺母)，另一头用以固定平衡头。

图51.磨齿机主轴2.连接法兰3.拧紧法兰扳手
连接法兰的设计与制作应使平衡头尽可能与砂轮对称中心线接近，并使平衡头尽可能贴近砂轮法兰盘，以减少附加产生的振动不平衡力矩。平衡头安装好后，应将控制电缆与机床相对固定，以防止跟转，但须注意留有一定的松动余地，不能过紧。
4注意事项及维护
(1)当“超差”灯亮时注意观察周围是否有大的振动设备(如龙门刨床、冲床、空气锤等)在干扰，或是否正处在加工工件与砂轮接触阶段，从而引起“超差”振动，不要一超差即去按“自动”按钮。因为一旦动平衡结束后，其平衡状态是不会轻易改变的。(2)换新砂轮时，应先将装上法兰盘的砂轮开好齿槽进行静平衡。然后把砂轮装在磨齿机砂轮主轴上，再装上平衡头进行动平衡。动平衡基本符合要求后，用金刚轮、金刚笔对砂轮齿形、齿根及外圆进行