為了克服上述平衡方法存在的問題,必須提出新的平衡概念并開發(fā)新的平衡方法。為此,kennametalher公司推出了一種整體自動平衡系統(tǒng),即用電磁技術(shù)把切削刀具與機床主軸作為整體進行自動平衡(稱為整體自動平衡系統(tǒng)tabs-totalautomaticbalancingsystem。它能實現(xiàn)刀具在裝入機床主軸后,與主軸一起在機床上自動進行平衡。平衡時刀具與主軸一起以工作的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn),整個平衡過程不超過2秒。這種機上平衡方法實現(xiàn)了包括由刀具、刀柄和機床主軸組成的整個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的平衡。
這種平衡方法只要在現(xiàn)有的機床上配置kennametal/baadyne電磁平衡系統(tǒng),并采用kennametalher公司的電磁平衡刀柄就可實現(xiàn)整個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的平衡。
系統(tǒng)的原理和構(gòu)成
工作時,兩個測量振動的傳感器安裝在機床主軸的外殼上,測量機床主軸在兩個平面上的振動??刂破魈幚韥碜灾鬏S外殼上振動傳感器和來自刀柄上平衡環(huán)位置的信號,借助這三個信號,控制器能測出主軸的轉(zhuǎn)速,相位角和平衡環(huán)的位置,并將它們的值顯示出來。
為了減少振動,控制器首先執(zhí)行一個自動平衡程序:用一個允許的額定值去比較從機床主軸上測得的振動值,然后,控制器發(fā)出傳輸能量的脈沖信號,幫助調(diào)平衡的轉(zhuǎn)子(平衡環(huán))轉(zhuǎn)動到經(jīng)控制器計算后的位置;zui后通過反復(fù)的測量、比較與調(diào)整,逐漸逼近并zui終達(dá)到允許的額定值。
刀柄上可轉(zhuǎn)動的平衡環(huán)是兩個配重的轉(zhuǎn)子,改變兩者的相對位置可使整個不平衡得到校正。通常狀態(tài)下這兩個轉(zhuǎn)子由*磁鐵保持在某一位置上,既使非常大的轉(zhuǎn)速變化或劇烈振動也不能改變它們的位置,只有在相應(yīng)的程序指令下才改變其位置。
在這個系統(tǒng)里還有一個調(diào)節(jié)架,內(nèi)部裝有與刀柄平衡環(huán)位置相對應(yīng)的線圈環(huán),相當(dāng)于定子。使用時,它被裝在機床工作臺上,處于機床主軸行程可達(dá)到的范圍內(nèi),但又不妨礙加工過程和換刀。
平衡過程
為了達(dá)到平衡,裝有平衡環(huán)的刀柄(具)進入調(diào)節(jié)架里,控制器進行主軸的轉(zhuǎn)速、相位角、平衡環(huán)初始位置的非接觸式測量。然后,控制器執(zhí)行一個自動平衡程序,計算刀柄上平衡環(huán)的位置。接著控制器發(fā)出傳輸能量的脈沖,從固定的調(diào)節(jié)架線圈上無接觸地把能量傳到配重的平衡環(huán)上,利用所產(chǎn)生的磁力改變兩平衡環(huán)的相對位置,達(dá)到平衡的效果。
平衡調(diào)整可在2秒內(nèi)完成,而主軸仍以工作速度旋轉(zhuǎn)著。
控制器重復(fù)執(zhí)行測量和調(diào)整循環(huán),直至達(dá)到所要控制的平衡值。
控制器通過標(biāo)準(zhǔn)的切削參數(shù)輸出/入口或rs232串行口與機床數(shù)控系統(tǒng)進行通訊,借助在線識別和自適應(yīng)控制參數(shù),能使機床主軸?刀具很快達(dá)到一個合理的平衡質(zhì)量。控制器能通過改變參數(shù)地設(shè)置系統(tǒng)的工作方式、門檻值和用戶的允許值。
控制器可以與控制加工的軟件同時應(yīng)用,實時顯示有關(guān)的數(shù)據(jù)和圖形,如主軸的轉(zhuǎn)速、振動的大小、配重的角位置、平衡修正向量、振動報警和故障信號。此外,該系統(tǒng)還具有用鼠標(biāo)控制平衡系統(tǒng)以及用手調(diào)節(jié)平衡重量的位置的功能。
實際效果采用電磁方法平衡刀具和主軸實現(xiàn)了在機床上按轉(zhuǎn)速大小和主軸刀具的重量,以0.4~1的級差進行等級為g的平衡調(diào)節(jié)。這個平衡方法由于減少了高速下刀具的不平衡量,從而提高了加工的精度及表面質(zhì)量,延長了刀具壽命和保持了機床主軸的精度,它與現(xiàn)有的平衡方法相比是一個創(chuàng)新。