机床动平衡测试关键技术标准规范.doc

机床动平衡测试技术规范

沈阳机床（集团）有限责任公司
“高速/复合数控机床及核心技术创新能力平台”课题组
5月

1 简介
动平衡技术是在转子校正面上进行校正平衡，校正后剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量规定范畴内，在抱负状况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生压力是同样，这样回转体是平衡回转体。
提高精度或精密化，减小振动噪音是制造技术一种重要发展方向、是各种各类数控机床与基本制造装备在应用中所追求目的。动平衡技术不但可以用于各类数控机床，并且可用于各类设备涉及大型和重型设备，还可用于高档数控装置等等。因而，完毕本课题目的和任务对于国家“高档数控机床与基本制造装备”科技重大专项及其项目目的和任务来说，具备着重大作用和明显意义。
由于动平衡技术可用于各类数控机床、设备和高档数控装置。本课题成果将可觉得各类数控机床、设备和高档数控装置开发提供技术支持，同步为这些数控机床、设备及高档数控装置设计、制造及安装提供理论根据与保证。
动平衡技术已越来越多地应用于航天航空、国防、飞机制造、汽车制造等行业，其工程意义是非常明显，这项技术可用于各种各类机床及装备，并且不但可应用于新机床以提高其技术含量和精度，还可应用于老机床以焕发其新春和加入当代制造行列，提高机床及装备加工精度是此项技术目。
2 实验目
（1）对于回转零部件,由于零件构造不对称、材质不均匀、加工或装配误差等因素,不可避免地存在质量不均衡。依照平衡理论,咱们把具备一定转速回转件称为转子。如果转子质量分布对其轴线而言不均匀、不对称,即其中心主惯性轴不能与旋转轴线重叠,那么旋转时就会产生不平衡离心力,它会对支承架和基本产生作用力,并且还会引起机器振动,振动大小重要取决于不平衡量大小及支承架和基本刚度。如果振动严重,则会影响机器性能和寿命。因而,在几乎所有回转体零件中,平衡工艺是必不可少工艺过程,它是减小转子振动极为重要手段,它能解决由于自由离心力导致振动。通过平衡后转子可以延长机器寿命,减轻振动和减少噪声分贝值,从而改进机器性能,使其得到平稳运转。
（2）掌握系统动平衡测量办法和计算办法。
（3）依照分析成果，提出机床改进意见，提高机床主轴动平衡品质。
3 重要内容与合用范畴
本规范规定了数控车床、数控镗铣床及加工中心动平衡前期准备、实验内容及程序。
本规范合用于数控车床、数控镗铣床及加工中心动平衡测试，也可以指引其他普通机床动平衡实验。
4 引用原则及参照文献
ISO 1940-2-1997 机械振动 刚性转子平衡质量规定 第2某些 平衡误差
5 基本规定
1）实验前，有关部门需提供机床性能参数表，精度检查单及机床切削规范。
2）设计部门指定专人负责机床动平衡实验组织和实行，明的确验人员、工装安装人员和机床操作人员职责，实验数据记录等表格应准备就绪。
3）机床零、部件必要为合格品，否则不得进行装配和实验。
4）实验应在不影响机床性能和精度条件下，经安装与调试后进行。
5）检查机床动平衡时，各部件位置普通应为该部件惯用位置。
6）检查机床动平衡时，各部件夹紧或非加快状态应与完毕基本工序时状态相似。
7）检测机床动平衡时，保证机床主轴旋转部件平稳运转，可以得到进行动平衡测试需要转速规定。
6 动平衡定义及其测试原理
1）动平衡定义
机床主轴不平衡是指由于离心力作用而在轴承上产生振动或运动因素转子质量分布状态。动平衡是在转子校正面上进行校正平衡，校正后剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量规定范畴内，在抱负状况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生压力是同样，这样回转体是平衡回转体。
机床主轴动平衡可由如下进行评估：
（1）转子平衡限度G值：也称偏心速度，它不但表达了转子不平衡限度，并且还表达了转子质量偏心距与工作转速间关系。
（2）机床主轴振动位移值：机床主轴转动时，刀具或工件在支承件导轨上位置变化使机床静刚度和综合位移产生变化，从而引起加工工件形状误差或定位误差。因而，刚度变化量大小反映了机床加工精度稳定性。
（3）机床主轴振动速度值：从保证机床加工精度、生产率以及防止振动角度来拟定各类机床振动速度值。
2）动平衡级别原则
平衡级别原则设定
ISO1940，Balancing Grades for Various Groups of Representative Rigid Rotors

图1 平衡级别
平衡规定与级别原则

Maximum residual unbalance as laid down in ISO 1940

图2 级别原则
7 动平衡测试原理
把刚性回转体安装在动平衡机弹性支承上，使回转体转动。根椐支承不同状况，(通过回转体周期性机械振动信号变为电感信号)测量出支承振动和支反力。用分离解算电路，计算出回转体不平衡量，再对回转体进行加重或去重,直至平衡量达到规定。
8 动平衡测试数据解决
通过现场动平衡仪对机床主轴进行动平衡测试，得到数据通过数据线上传到电脑中，运用软件生成报告，通过数据整顿分析得到最后报告。
下面举例阐明数据解决过程：以数控车床CAK3675为例，得到原始数据如图所示：

图3 原始数据
通过配重得到振动量明显减小，减小了振动。

图4 质量合成图
本测量采用试重法，对数控车床进行主轴动平衡测试。咱们在主轴前端面处设立一种加速度传感器，在设定为3000rpm转速下，运用现场动平衡仪测试其振动速度，通过初始运营，可以得到初始振动速度和相位值，在直径主轴端进行配重，通过测试运营后，得到一次配重振动速度和角度值，从而得到二次配重所需要重量和相位值，咱们运用天平进行称重，于是配以相似重量和相位值，主轴测试点振动速度明显变小。
通过实验数据，在3000rpm转速下，通过试重法，通过动平衡校准后，咱们可以看出测试点振动速度变小，振动量变小。因此咱们建议：尽管机床装配前主轴已经做过动平衡测试，但是由于主轴装配过程中会产生某些人为误差，再加上主轴与电机连接，齿轮传动等，也会导致一定偏差，因此建议装配完毕后进行动平衡测试。
振动是衡量转动设备运营状态好坏重要指标。对于机床来说，解决主轴转动部件失衡，减少设备振动是人们关怀重要问题。运用申克现场动平衡仪（Smart Balancer），咱们对数控车床进行了主轴动平衡测试。在主轴端面设立了振动测试点，测试在主轴设定转速下某点振动速度，并对主轴端进行配重平衡，使其达到好平衡效果。