浅谈砂轮平衡技术

$Df = $1 $df = ( Df + $1 ) 2 - 4V0 PB 1+ $V V0 - Df + 2Hf ( 11) 5 环形件体积误差分配的在线实施 环形锻件辗扩过程中, 通过特定时刻测量特 定外径的实际环形工件壁厚, 可以在线计算确定 该环形锻件的体积误差和各种体积误差分配 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 所对应的锻件尺寸公差,根据环形锻件尺寸精度 要求, 选择其中一种体积误差分配方案作为环形 锻件辗扩计算机控制系统的指令, 于是就可在线 实施环形锻件体积误差的分配, 并辗扩出相应的 环形锻件。如果在线测出实际环形工件体积误差 超出许可范围,则立即中断辗扩过程, 停机检查, 这相当于对整个环形锻件辗扩工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 提供了一 种实时监测功能。基于本文的环形锻件体积误差 在线测量和分配原理的环形锻件辗扩计算机控制 系统[ 3] , 武汉理工大学研究开发了 <500数控辗扩 机,在实际生产中所辗扩的汽车后桥从动锥齿轮 环形锻件尺寸精度达到了 <500 ? 1mm。 参考文献: [ 1] Lahoti G D. Precision forming of ring for bearing namufac2 turing. Proceedings of the 6th ICTP[ J] . Nuremberg, Sept. 19- 24, 1999: 953- 958. [2] 朱春东, 张 猛. 径向辗扩机辗环过程控制的研究 [ J] .锻压技术, 2000, (5) : 37- 39. [3] 华 林,黄兴高, 朱春东.环件轧制理论和技术[M] . 北京:机械工业出版社, 2001 (编辑:聂龙宣) 浅谈砂轮平衡技术 苏 健,高 冰 (洛阳轴承研究所, 河南 洛阳 471039) 摘要:砂轮平衡是精密磨削加工中值得重视的问题。文中对平衡原理、如何平衡砂轮、怎样衡量砂轮平衡精度 以及砂轮平衡存在的问题做了有益的探讨。 关键词:磨床 砂轮 平衡 中图分类号:TG743 文献标识码: B 文章编号 : 1000- 3762(2002) 11- 0030- 04 磨床砂轮的平衡具有特殊性, 这是因为在磨 削过程中砂轮的损耗、磨削液的吸附、砂轮密度的 不均匀、砂轮安装误差等因素致使砂轮的平衡状 态始终处于变化之中。为了获得比较高的加工精 度,需要将砂轮的平衡状态控制在一个允许的范 围内。这需要对砂轮的平衡状态进行监测,根据 监测结果对砂轮平衡状态进行适时调整,本文就 此进行探讨。 1 平衡原理 任何回转体都可以看作是由无数微小的质点 组成,在其旋转过程中,这些微小质点产生了离心 收稿日期: 2001- 09- 10 作者简介:苏 健( 1956- ) , 广西合浦人, 洛阳轴研科技股 份有限公司产品开发部高级工程师。 惯性力,构成一个惯性力系。根据力学原理,这个 惯性力系可以简化为回转体的主矢和主矩,如图 1所示。 图 1 图1为一任意形状的刚性回转体以等角速度 ISSN 1000- 3762 CN41- 1148PTH 轴承 Bearing 2002年第 11 期 2002, No. 11 30~ 33 X绕固定轴 z 旋转。取 z 轴上任一点作为坐标原 点,记为 o。根据力学原理可知。刚性回转体上 无数个质点产生的离心惯性力向 o 点简化的结 果,得到此惯性力系的主矢 R 0和主矩 M0。用矢 量表示为 R0 = E Fj = E mj X2 r j = MX2 rc ( 1) | R 0 | = MX2 | rc | ( 2) M0 = E Qj @F j ( 3) | M0 | = X 2 J 2yz + J 2 zx ( 4) 式中 mj 第j 个微小质点的质量, kg r j 第j 个微小质点到 z轴的距离矢 量, m F j 第j 个微小质点产生的离心惯性 力, N M 刚性回转体总质量, kg r c 刚性回转体到 z轴的距离矢量, m Qj 第j 个微小质点到原点o的距离矢 量, m J yz 刚性回转体对x 轴的离心惯性积, kg#m 2 J zx 刚性回转体对y 轴的离心惯性积, kg#m2 由上式可知, 主矢 R0 的大小与原点 o 的位 置无关, 而主矩 M0 的大小则与原点 o 的位置有 关。刚性回转体在旋转时,主矢和主矩的方向也 随之发生变化,对轴承产生交变动压力。所以刚 性转体平衡的充分与必要条件是其惯性力系向任 一点简化所得到的主矢和主矩都为零。( 1)、( 2) 式中, 由 R0= 0可推出 rc = 0, 即 z 轴必须通过质 心C; ( 3)、( 4)式中,由 M0 = 0可推出 J yz= 0及 J zx = 0, 即 z 轴必须是刚性回转体的一条惯性主轴。 要使一不平衡刚性回转体成为平衡的刚性回转 体,需要重新调整其质量分布,使其中心惯性主轴 与旋转轴重合。 对于典型的砂轮轴系而言, 砂轮与砂轮轴及 皮带轮构成一个二支承的准刚性回转体,符合刚 体的平衡原理, 可以应用刚体平衡方法对其进行 平衡。高精度磨床砂轮轴系通常具有比较高的刚 度,且砂轮轴经过动平衡,因此在砂轮平衡过程中 往往忽略轴系平衡因素的影响, 仅考虑砂轮自身 的平衡问题。 砂轮的平衡一般采用质量补偿原理, 即在砂 轮校正面上安置校正质量(平衡块) , 调整平衡位 置,使其旋转轴与中心惯性主轴相重合,于是砂轮 达到平衡。 2 平衡精度 由( 1)式可知,刚性回转体的惯性力系的主矢 R0= MX 2 r c。为了排除转速的影响,通常将 U= Mr 称为不平衡量。工程中可以用 U= Mr 来确定 校正质量和校正半径。一般说来, 回转体越大,允 许的剩余不平衡量也越大。为了便于比较两个不 同质量的回转体的平衡状况,采用 e= | U| PM来 描述回转体的平衡情况。 e 为剩余不平衡率, 又 称单位不平衡量。 国际标准化组织推荐:以质心 C点旋转时的 线速度 eX为平衡精度的等级,记为平衡精度等级 G, 单位mmPs, 并以G的大小作为精度标号。精度 等级之间的公比为 2. 5。共分 G4000、G1600、 G630、G250、G100、G40、G16、G6. 3、G2. 5、G1、G0. 4 共十一级。 平衡精度等级 G与偏心距 e之间的关系为 G= eX1 000 砂轮的平衡精度较少采用上述方法评定。这 是因为砂轮平衡大多是现场作业而不是在平衡机 上进行,在这种条件下,求解砂轮的剩余不平衡是 比较繁琐的。为了适应现场作业简便、快捷的要 求,多采用砂轮轴前轴承处拾取的振动位移峰值 来衡量平衡精度水平的高低。一般静平衡的平衡 精度为 2 Lm左右, 动平衡最佳平衡精度可达 0. 1 Lm以上。 3 现场作业常用装置 3. 1 平衡架 平衡架是现场应用最为普遍的一种装置, 其 结构如图 2所示。使用方法为:将砂轮装在特制 的心轴上,然后将其平放在平行导轨上,选择测试 点,并做记号。砂轮由于存在不平衡量而产生绕 支承轴颈的滚动。根据静止时测试点所处的位 置,判断不平衡量的相位。调整平衡块的位置,使 砂轮及心轴能够静止于平衡导轨之上。然后将砂 轮转过90b。继续上述过程,直至砂轮及心轴在任 #31#苏 健等:浅谈砂轮平衡技术 何位置均能静止于平行导轨之上为止。此时砂轮 即处于静平衡状态。 这种装置适用于静平衡。在转速低于 1 000 rPmin,平衡精度要求不高时常使用这种方法。这 种方法也常用作精细平衡的预平衡。 图 2 3. 2 动平衡仪 动平衡仪是一种用于检测回转体因存在不平 衡量而产生振动的专用仪器。借助动平衡仪可以 判定不平衡量的大小和相位。其在旋转机构的平 衡作业中得到了广泛应用。动平衡仪的使用方法 如图 3所示。 图 3 如图 3,在砂轮压紧法兰上吸附一小磁块(也 可以在其他位置, 以便于操作为原则) , 固定测速 传感器,使其正对小磁块,相距 2mm;安装测振传 感器,使其尽可能靠近砂轮;按使用说明连接传感 器信号电缆。启动砂轮轴,仪器选在测振档, 显示 为测振点的振动位移(单位 Lm) , 根据显示值可以 估计不平衡量的大小。光点位置指示不平衡量的 相位。根据不平衡量的大小和相位, 调整平衡块 的位置。重复上述过程,直至所测得的振动位移 在允许范围之内为止。 动平衡仪具有较高的分辨精度,适用于精细 平衡。对操作者有一定的技能要求。 3. 3 自动平衡仪 为了提高现场平衡效率, 减少对操作者技能 的依赖,一种自动平衡仪应运而生。自动平衡仪 由平衡头、平衡仪和传感器三部分组成。使用时, 平衡头安装于砂轮压紧法兰上或靠近砂轮的位 置,与砂轮轴系同步旋转。传感器安放于靠近砂 轮的轴承处。当传感器拾取到振动信号后,平衡 仪中的微处理器将测值与预值比较, 当测值大于 预值时,则向平衡头发出驱动指令。平衡头驱动 器驱动平衡头输入轴, 使其拖动平衡块运动。平 衡块的运动改变了平衡头的质量分布, 也改变了 砂轮的平衡状态。传感器对平衡状况进行实时监 测。当测值小于预值时, 微处理器发出停止指令, 平衡块位置自锁, 保持平衡状态, 平衡过程即结 束。 自动平衡仪具有平衡效率高、平衡精度高、使 用方便等优点, 尤其适用于自动控制系统。随着 机床产品自动化水平的不断提高, 自动平衡仪将 会得到越来越广泛的应用。 4 现场作业中的问题及对策 尽管砂轮平衡技术和装备已经有了较大的发 展,但限于现场环境和工作条件,现场平衡作业仍 有其局限性。 ( 1)现场作业的对象是机床,机床是一个复杂 的系统, 各零部件的运动相互牵连, 相互制约,例 如砂轮的平衡状态不仅取决于砂轮自身的状况, 还会受到砂轮轴平衡状况的影响。砂轮轴的平衡 问题往往涉及偶不平衡问题。以现有的平衡技术 处理这类问题是比较困难的。在有些情况下,对 砂轮的平衡达不到满意的效果, 这并非平衡仪器 本身或操作技能的问题,而是由于砂轮轴存在的 不平衡现象。这些问题的解决有待于平衡方法的 创新和技术装备的进步。 ( 2)由刚性回转体动力分析可知,校正面的选 择与惯性力系的主矢无关, 但与其主矩有关。而 砂轮平衡的充分必要条件是:砂轮的惯性力系向 校正面简化后, 其主矢和主矩均为零。对一般磨 床而言,其校正面 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 在砂轮的压紧法兰上。因 其紧贴砂轮,所以可忽略平衡块所产生的附加力 矩。若砂轮轴的平衡状况比较好, 则可以得到比 较高的砂轮平衡精度。但对安装自动平衡系统的 磨床而言,由于结构上的限制,其校正面与砂轮重 心所在平面存在一段距离,由此产生一个附加力 #32# 5轴承6 2002. l . 11 矩,影响平衡效果。为了克服上述缺点,通常的做 法是尽量压缩平衡头的轴向尺寸。显然,这样做 并不能彻底解决问题。平衡头内置可以作为一个 解决方案。由于采用内置安装, 不受轴向位置限 制,可以使校正面与砂轮重心所在平面完全重合, 从而根除上述问题。当然要实现平衡头内置安装 必须从机床整体设计给予考虑。目前多数磨床不 具备平衡头内置安装的条件。 (3)目前现场作业所涉及的平衡问题基本上 是刚性或准刚性回转体的平衡问题, 对于柔性系 统的现场平衡问题尚有待于研究。 砂轮平衡是精密磨削加工中一个值得重视的 问题。国外对砂轮平衡的技术和装备已有较多的 研究,产品也比较成熟。如美国 SBS在线自动平 衡系统。该系统由微电脑控制自动进行不平衡量 的实时监测、质量补偿、平衡状态锁定等一系列工 作,可进行机床振动频谱分析,其最佳平衡精度达 到 0. 1Lm。国内有关的研究还比较少, 产品水平 与国外相比也有一定的差距, 在这方面有大量的 工作要做。消化吸收国外先进技术, 开发适应我 国机械加工行业特点, 满足各种工作条件要求的 砂轮平衡装备是有志于此的工程技术人员的共同 任务。 参考文献: [ 1] 机械振动手册[M] . 机械工业出版社, 2000. [2] 理论力学[M] . 人民教育出版社, 1979. (编辑:聂龙宣) Y9025圆度仪调整架的改进设计 邓洛萍,周有华,宋晓波,李满超 (洛阳轴承研究所, 河南 洛阳 471039) 摘要:针对 Y9025 圆度仪调整架在机械结构和制造工艺方面存在的不足,通过改进设计使其结构更趋合理, 加 工和装配的工艺性能得到明显改善。 关键词:圆度仪;机械设计 中图分类号:TH122 文献标识码: B 文章编号: 1000- 3762(2002) 11- 0033- 03 Y9025圆度仪主要用于轴承套圈等环形件的 圆度测量。因其与同类仪器相比具有更高的测量 效率而在轴承行业得到广泛应用。为使该仪器在 技术上继续保持领先优势,技术创新和结构改进 工作一直在不断地进行。本文仅涉及测量头位置 调整机构 调整架的改进设计。 1 调整架的工作原理 轴承套圈圆度的测量要求测头能相对于工件 径向(左右)和轴向(上下)位置调整, 以满足不同 直径和不同截面的圆度测量。调整架(图 1)就是 用来实现这一调整的机构。 收稿日期: 2002- 04- 10 作者简介:邓洛萍( 1967- ) , 男 (汉族) , 江西萍乡人, 洛阳 轴研科技股份有限公司仪器开发部助理工程师, 主要从 事轴承精密仪器制造技术和生产管理工作。 1. 1 测头上下位置调整 摇动手轮, 水平手轮轴的旋转经圆锥齿轮副 转变为垂直丝杠的旋转;再由螺旋副转变为螺母 的升降,进而带动滑座沿立柱上下滑动,实现测头 相对于工件的上下移动。 1. 2 测头左右位置调整 旋动旋柄或微分筒, 借助齿轮齿条副或螺旋 副,使大小滑块沿燕尾导轨在滑座上水平滑动,实 现测头相对于工件的左右移动。 2 存在的问题 原有调整架(图 1a)能满足测头上下左右位 置的调整要求, 但其核心构件齿轮副和螺旋副的 轴系设计繁杂,工艺性差,加工、装配和维修困难。 具体表现为: ( 1)初次装配时, 需现场配作多个隔垫(套)、 锥销孔和紧定孔。由于调整环节多,配作量大,工 ISSN 1000- 3762 CN41- 1148PTH 轴承 Bearing 2002 年第 11期 2002, No. 11 33~ 35