基于单片机的机床主轴部件动平衡在线测试系统的研究

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1、2014年9月机床与液压Sep.2014第42卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1.42No.17DOI:10.3969/j.issn.1001—3881.2014.17.015基于单片机的机床主轴部件动平衡在线测试系统的研究李玮华,栗合营河北师范大学,河北石家庄050024;南京师范大学,江苏南京210023)摘要:依据力学平衡理论,分析了主轴部件动平衡测试的原理。利用霍尔传感器采集数据,并用互相关技术提取有用信息,以单片机为核心构建了数据处理的硬件测试系统,并设计了测试系统的程序结构。试验结果表明:该系统的测试精度能够满足一般机械工业的使

2、用要求,基本实现了测量自动化和分析智能化的目的。关键词:主轴部件;动平衡量;霍尔传感器;互相关函数;单片机;在线检测中图分类号:TH165+.4文献标识码:A文章编号:1001—3881(2014)17—057—4ResearchonDynamicBalanceOnlineTestingSystemofSpindleAssemblyofMachineToolBasedonSingle-chipComputerLIWeihua,LIHeying(1.HebeiNormalUniversity,ShijiazhuangHebei050024,China;2.Nanjin

3、gNormalUniversity,NanjingJiangsu210023,China)Abstract:Theprincipleofdynamicbalancetestofspindleassemblywasanalyzedbasedonmechanicalequilibriumtheory.DatawasacquiredbyusingHolzersensor,andusefulinformationwasextractedbyusingacrosscorrelationtechnique.Thehardwaretestsystemwasconstructedb

4、yusingthesingle—chipcomputerasdatacomputingprocessor,andtheprogramstructureofthetestsystemwasdesigned.Experimentalresultsshowthattestingaccuracyofthesystemcanmeettheuseofgeneralmachineryindustryrequirements,andbasicallyrealizethepurposeofautomatedmeasurementandintelligentanalysis.Keywo

5、rds:Spindleassembly;Dynamicbalancing;Hallsensor;Crosscorelationfunction;Single—chipcomputer;Onlinetesting0前言动平衡在线测试系统,该系统采用霍尔传感器为数据机床主轴是机床在加工过程中直接带动刀具或工采集元件,以单片机为数据运算处理器,实现对主轴件进行切削和表面形成运动的旋转轴。在机床工作部件动不平衡的在线测试。中,主轴部件能否平稳地运转将直接影响加工质量、1主轴部件动平衡测试理论分析切削生产率,以及机床的性能和寿命。因此在机床安当主轴在围绕其轴线旋转时,由于相对

6、于轴线的装调试和使用维修时,都需要对主轴部件进行调平衡质量分布不均匀所产生的离心力导致了主轴的动不平试验。应用最广的平衡方法是工艺平衡法和整机现场衡状态。这种不平衡状态可以用不平衡力F,,和不平动平衡法。工艺平衡法是起步最早的一种经典动平衡衡量来描述。按照力学定理,主轴可视为一个由方法。它是利用专用的动平衡机,对主轴零件作单体无限多个连续的薄盘组成的冈0性转子,每个薄盘上的平衡。但是由于试验条件和主轴实际工作条件的差不平衡离心力可以由两个等效力来代替⋯。因此对主异,在动平衡机上调平的主轴,装机后其平衡精度难轴动平衡的在线测试中,采用双面平衡法来测定。由以保证,特别是

7、动平衡机无法消除由于装配或其他随于机床上主轴的支承系统的刚度较大,且在一般生产动元件引发的系统振动。整机现场动平衡法,是将组条件下主轴的工作转速都低于支持系统的固有频率,装完毕的主轴部件在正常安装与运转条件下进行平衡故将主轴支持系统视为硬支持系统。主轴支撑结构的的操作。它不需要动平衡机,也不需要再装配等工力学模型如图1所示。以主轴左右两侧的表面为校正序,整机在工作状态下就可获得较高的平衡精度。利平面,设其上的等效不平衡量为和,根据动力用整机现场动平衡法,作者研究了一种新型主轴部件学理论可知,不平衡量就是不平衡的质量m和其质收稿日期:2013—08—01基金项目:

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