高端加工中心气压液体式与电磁滑环式自动平衡原理和方法的研究


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 前言:

 

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为了获得更高的加工精度和加工效率,高速化和智能化…直是高端加工中心的发展目标。随着加工中心转速的提高,砂轮或刀具上即使存在微小的不平衡量,也会产生极大的不平衡力,进而导致加工中心振动加剧,严重影响加工中心的机加工精度。与传统的静平衡技术和离线动平衡技术相比,在线自动平衡技术诃以在无需加工中心停车的前提下,在加工中心工作过程中实时抑制加工中心的不平衡振动,且每次平衡过程仅需几秒到几十秒的时间,大大缩短丫动平衡过程,对提高加工中心的加工精度和加工效率、保证产品一致性、延长加工中心的使用寿命等方面均具有重要作用。因此,研究高端加工中心的在线自动〒衡技术并将其推广到工程应用领域具有重要的理论和实践意义。

本论文分析了液体式、电机滑块式和电磁滑环式二种主流平衡执行器的发展历程,并对各平衡执行器进行丫具体分析和比较;提出并建立了基于压缩空气驱动平衡液体转移原理的气压液体式自动平衡系统,详细阐述了该平衡系统的工作原理与系统构成,设计了分别适用于穿轴、轴端、轴内安装的三种平衡执行器结构形式,同吋分析了该类平衡执行器的平衡能力线性度、液体转移速度、平衡精度等多项性能参数,从理论上验证了该执行器的可行性与有效性;提出并建立了基于电磁力驱动配重盘旋转原理的内装电磁滑环一体式自动平衡系统,详细阐述了该平衡系统的工作原理,设计丫适用于轴内安装的一体式具体结构形式,同时分析丫该执行器的最大平衡能力、平衡精度等多项性能参数;基于靶向抑制原理,提出了与两类平衡系统分别适应的靶向矢量算法,并对控制原理、控制路径等均做了详细分析和优化。最后针对分别适用于穿轴、轴端和轴内安装的二款气压液体式平衡执行器以及一款内装电磁滑环式平衡执行器,分别搭建试验台进行了试验验证,结果表明:三款气压液体式执行器均能有效地降低被测设备的不平衡振动,且单次平衡吋间均在15 s以内,最高试验转速己达到15 000 r/miii;通过对电磁滑环式执行器的功能性试验,证实该内装式结构可在驱动电压作用下完成整圆周的步进动作,所设计结构合理、有效。


 

 

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