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肯納公司的刀具整體自動平衡技術(shù)

  隨著高速切削加工的不斷普及溜歪,刀具的平衡越來越成為一個(gè)關(guān)鍵問題若专,它關(guān)系到加工的效率、運(yùn)行的安全性和刀具的壽命蝴猪。

     現(xiàn)在常用的刀具平衡方法有:從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上避免不平衡调衰;用鉆(銑)的方法在刀柄上去重;附加一個(gè)配重自阱;設(shè)置徑向可調(diào)的平衡螺釘嚎莉;還有通過轉(zhuǎn)動一對可調(diào)的平衡環(huán)來平衡刀具。所有這些方法都存在一個(gè)共同的問題沛豌,即必須與平衡儀配套使用趋箩,這就增加了購置設(shè)備的費(fèi)用,需要相當(dāng)長的平衡時(shí)間加派;而且平衡的對象只局限于刀具和刀柄的組件叫确,沒有考慮機(jī)床主軸存在的不平衡以及刀具裝入機(jī)床主軸時(shí)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叁渣,必須提出新的平衡概念并開發(fā)新的平衡方法玲装。為此,Kennametal Hertel公司推出了一種整體自動平衡系統(tǒng)(Total Automatic Balancing System溯侦, TABS)墅糯,即用電磁技術(shù)把切削刀具與機(jī)床主軸作為整體進(jìn)行自動平衡,它能實(shí)現(xiàn)刀具在裝入機(jī)床主軸后方数,與主軸一起在機(jī)床上自動進(jìn)行平衡辞镇。平衡時(shí)刀具與主軸一起以工作的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)臭赃,整個(gè)平衡過程不超過2秒鐘询烤。這種機(jī)上平衡方法實(shí)現(xiàn)了包括由刀具、刀柄和機(jī)床主軸組成的整個(gè)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的平衡尽舱。

     這種平衡方法只要在現(xiàn)有的機(jī)床上配置kennametal/Baadyne電磁平衡系統(tǒng)旷酗,并采用Kennametal Hertel公司的電磁平衡刀柄就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的平衡。

系統(tǒng)的原理和構(gòu)成

     工作時(shí)元炭,兩個(gè)測量振動的傳感器安裝在機(jī)床主軸的外殼上星嗜,測量機(jī)床主軸在兩個(gè)平面上的振動掷情。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)位置的信號瘩将,借助這三個(gè)信號吟税,控制器能測出主軸的轉(zhuǎn)速,相位角和平衡環(huán)的位置姿现,并將它們的值顯示出來肠仪。

     為了減少振動,控制器首先執(zhí)行一個(gè)自動平衡程序:用一個(gè)允許的額定值去比較從機(jī)床主軸上測得的振動值备典,然后异旧,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(jì)算后的位置提佣;最后通過反復(fù)的測量吮蛹、比較與調(diào)整,逐漸逼近并最終達(dá)到允許的額定值拌屏。

     刀柄上可轉(zhuǎn)動的平衡環(huán)是兩個(gè)配重的轉(zhuǎn)子潮针,改變兩者的相對位置可使整個(gè)不平衡得到校正。通常狀態(tài)下這兩個(gè)轉(zhuǎn)子由永久磁鐵保持在某一位置上倚喂,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然低,只有在相應(yīng)的程序指令下才改變其位置。

     在這個(gè)系統(tǒng)里還有一個(gè)調(diào)節(jié)架课妙,內(nèi)部裝有與刀柄平衡環(huán)位置相對應(yīng)的線圈環(huán)拘挖,相當(dāng)于定子。使用時(shí)翎钳,它被裝在機(jī)床工作臺上挑画,處于機(jī)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鸣丝。

平衡過程

     為了達(dá)到平衡猎肄,裝有平衡環(huán)的刀柄(具)進(jìn)入調(diào)節(jié)架里斜孩,控制器進(jìn)行主軸的轉(zhuǎn)速贮芹、相位角提完、平衡環(huán)初始位置的非接觸式測量友瘤。然后渡处,控制器執(zhí)行一個(gè)自動平衡程序去件,計(jì)算刀柄上平衡環(huán)的位置继韵。接著控制器發(fā)出傳輸能量的脈沖趣匪,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)上听公,利用所產(chǎn)生的磁力改變兩平衡環(huán)的相對位置鼎嫉,達(dá)到平衡的效果。

     平衡調(diào)整可在2秒鐘內(nèi)完成周伦,而主軸仍以工作速度旋轉(zhuǎn)著夕春∥椿模控制器重復(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及志。

     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(jī)床數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行通訊片排,借助在線識別和自適應(yīng)控制參數(shù),能使機(jī)床主軸刀具很快達(dá)到一個(gè)合理的平衡質(zhì)量速侈』Γ控制器能通過改變參數(shù)精確地設(shè)置系統(tǒng)的工作方式、門檻值和用戶的允許值锌畸。

     控制器可以與控制加工的軟件同時(shí)應(yīng)用勇劣,實(shí)時(shí)顯示有關(guān)的數(shù)據(jù)和圖形,如主軸的轉(zhuǎn)速潭枣、振動的大小比默、配重的角位置、平衡修正向量盆犁、振動報(bào)警和故障信號帅唬。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蘸腾。

     實(shí)際效果采用電磁方法平衡刀具和主軸實(shí)現(xiàn)了在機(jī)床上按轉(zhuǎn)速大小和主軸刀具的重量噪怜,以0.4~1的級差進(jìn)行等級為G的平衡調(diào)節(jié)。這個(gè)平衡方法由于減少了高速下刀具的不平衡量鸟焊,從而提高了加工的精度及表面質(zhì)量予售,延長了刀具壽命和保持了機(jī)床主軸的精度,它與現(xiàn)有的平衡方法相比是一個(gè)創(chuàng)新藕龄。


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