隨著高速切削加工的不斷普及,刀具的平衡越來越成為一個關鍵的問題,它關系到加工的效率鹤梳、運行的安全性和機床主軸的壽命业抵。

現(xiàn)在常用的刀具平衡方法有:從結構設計上避免不平衡；用鉆(銑)的方法在刀柄上去重摘沥；附加一個配重幼健；設置徑向可調的平衡螺釘；還有通過轉動一對可調的平衡環(huán)來平衡刀具熊镣。所有這些方法都存在一個共同的問題,即必須與平衡儀配套使用,這就增加了購置設備的費用,需要相當長的平衡時間卑雁；而且平衡的對象只局限于刀具和刀柄的組件,沒有考慮機床主軸存在的不平衡以及刀具裝入機床主軸時由于安裝的不同心引起的不平衡。

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)新的平衡方法绪囱。為此,KennametalHertel公司推出了一種整體自動平衡系統(tǒng),即用電磁技術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测蹲。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速旋轉,整個平衡過程不超過2秒毕箍。這種機上平衡方法實現(xiàn)了包括由刀具弛房、刀柄和機床主軸組成的整個旋轉系統(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KennametalHertel公司的電磁平衡刀柄就可實現(xiàn)整個旋轉系統(tǒng)的平衡而柑。

圖1整體自動平衡系統(tǒng)TABS

系統(tǒng)的原理和構成

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文捶。控制器處理來自主軸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速,相位角和平衡環(huán)的位置,并將它們的值顯示出來媒咳。

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,幫助調平衡的轉子(平衡環(huán))轉動到經控制器計算后的位置粹排；最后通過反復的測量种远、比較與調整,逐漸逼近并最終達到允許的額定值。

刀柄上可轉動的平衡環(huán)是兩個配重的轉子,改變兩者的相對位置可使整個不平衡得到校正顽耳。通常狀態(tài)下這兩個轉子由永久磁鐵保持在某一位置上,既使非常大的轉速變化或劇烈振動也不能改變它們的位置,只有在相應的程序指令下才改變其位置坠敷。

在這個系統(tǒng)里還有一個調節(jié)架,內部裝有與刀柄平衡環(huán)位置相對應的線圈環(huán),相當于定子。使用時,它被裝在機床工作臺上,處于機床主軸行程可達到的范圍內,但又不妨礙加工過程和換刀今捕。

圖2平衡系統(tǒng)原理

平衡過程

為了達到平衡,裝有平衡環(huán)的刀柄(具)進入調節(jié)架里,控制器進行主軸的轉速数屁、相位角、平衡環(huán)初始位置的非接觸式測量希咒。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)的位置透格。接著控制器發(fā)出傳輸能量的脈沖,從固定的調節(jié)架線圈上無接觸地把能量傳到配重的平衡環(huán)上,利用所產生的磁力改變兩平衡環(huán)的相對位置,達到平衡的效果。

平衡調整可在2秒內完成,而主軸仍以工作速度旋轉著顺良【伦荆控制器重復執(zhí)行測量和調整循環(huán),直至達到所要控制的平衡值。

圖3平衡過程圖

控制器通過標準的切削參數(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控制參數(shù),能使機床主軸—刀具很快達到一個合理的平衡質量些栅∠榘牵控制器能通過改變參數(shù)精確地設置系統(tǒng)的工作方式、門檻值和用戶的允許值至沸。

控制器可以與控制加工的軟件同時應用,實時顯示有關的數(shù)據(jù)和圖形,如主軸的轉速鼻蟆、振動的大小、配重的角位置颈侈、平衡修正向量鸯两、振動報警和故障信號。此外,該系統(tǒng)還具有用鼠標控制平衡系統(tǒng)以及用手調節(jié)平衡重量的位置的功能长豁。

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的平衡調節(jié)钧唐。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。

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