一种双轴动平衡方法及其无线监控装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101937208A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101937208A(43)申请公布日2011.01.05(21)申请号201010243101.3(22)申请日2010.07.30(71)申请人厦门大学地址361005福建省厦门市思明南路422号(72)发明人郭隐彪姜晨韩春光潘昆(74)专利代理机构厦门南强之路专利事务所35200代理人马应森(51)Int.Cl.G05B19/4063(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种双轴动平衡方法及其无线监控装置(57)摘要一种双轴动平衡方法及其无线监控装置，涉及一种非球面磨削技术。先对砂轮和工件进行单面平衡，再进行整体平衡，完成砂轮、工件双轴动平衡。无线监控装置设传感器、现场信号采集设备和监控台。传感器设2个振动传感器和2个光电传感器；现场信号采集设备设单片机系统和单片机端无线模块单元；监控台设PC机和PC机端无线模块单元。该装置对加工过程进行适时监测，采集加工过程中的振动数据，计算出加工后的表面，并将振动数据通过无线方式发送给PC机，PC机与数控机床的伺服控制单元相连，由PC机控制加工中的进给速度和振动相位等参数调整加工结果，使加工精度满足预定要求，实现砂轮、工件双轴动平衡。CN1093728ACCNN110193720801937209A权利要求书1/1页1.双轴动平衡无线监控装置，其特征在于包括传感器、现场信号采集设备和监控台；传感器设有砂轮振动传感器、工件振动传感器、砂轮光电传感器和工件光电传感器；现场信号采集设备设有单片机系统和单片机端无线模块单元，所述单片机系统设有滤波放大电路、A/D转换电路和单片机；监控台设有PC机和PC机端无线模块单元；砂轮振动传感器、工件振动传感器、砂轮光电传感器和工件光电传感器的输出端接滤波放大电路输入端，滤波放大电路输出端接A/D转换电路输入端，A/D转换电路输出端接单片机输入端口，单片机通过通用I/O接口与单片机端无线模块单元连接，PC机通过RS232串口与安装在PC机上的PC机端无线模块单元连接，单片机与PC机通过单片机端无线模块单元和PC机端无线模块单元之间的无线连接进行通讯，PC机通过RS485串口与数控机床的伺服控制单元连接，以实时调整数控机床的加工参数。2.双轴动平衡方法，其特征在于包括以下步骤：1)进行平衡校正，采用影响系数法分别对砂轮和工件进行单面平衡，先测定在工作转速下转子的振动量，计算出测量平面上存在着不平衡量m，在砂轮或工件的主轴上加上与m相位相反，大小相等的平衡块，减小主轴的振动；2)进行双轴整体平衡，砂轮和工件的振动的相互影响会使工件表面形成一定形状的波纹，该振动的波形近似为简谐波，通过实验证明影响加工表面效果的主要因素有砂轮和工件的频率比值，砂轮的进给速度以及砂轮和工件相对于基准相位的角度，根据不同的加工要求选择合适的参数进行加工，完成砂轮、工件双轴的动平衡。3.如权利要求2所述的双轴动平衡方法，其特征在于在步骤1)中，所述不平衡量m引起转轴的振动，是用传感器测量，得到的波形可近似为正弦波，用矢量表示为B0，设不平衡量m与振动矢量B0之间满足以下线性关系：B0＝αm(1)其中α为系数；在测量平面上加上标准质量Q，测得振动矢量B1为：B1＝α(m+Q)(2)将式(1)和(2)相减，求得系数α和不平衡量m，在砂轮或工件的主轴上加上与m相位相反，大小相等的平衡块，就可以减小主轴的振动。4.如权利要求2所述的双轴动平衡方法，其特征在于在步骤2)中，所述砂轮在工件表面形成一定形状的波纹为：其中为工件的振动，A1、f1、分别为工件振动的振幅、频率、相位；为砂轮的振动，A2、f2、分别为砂轮振动的振幅、频率、相位，t为时间。2CCNN110193720801937209A说明书1/5页一种双轴动平衡方法及其无线监控装置技术领域[0001]本发明涉及一种非球面磨削技术，尤其是涉及一种用于非球面磨削加工的双轴动平衡方法及其无线监控装置。背景技术[0002]磨削作为机械加工的重要组成部分，是精密和超精密加工的重要手段。精密加工是指加工精度为1～0.1μm，表面粗糙度为0.2～0.01μm的加工技术；而超精密加工则是指加工精度高于0.1μm、表面粗糙度小于0.025μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术。作为磨削加工重要工具的砂轮，由于质量的非均匀分布和安装偏心，引起的振动对磨削过程有很大的影响，严重制约着磨削表面质量和精度的提高，而且会加速主轴和轴承的磨损，缩短机床寿命。因此，在精密磨削以及磨削自动化的发展过程中，砂轮动平衡成为一项不可缺少的关键技术，在生产中有着重要的意义和广泛的应用前景。特别是在对精度要求很高的非球