[01360467]磨床砂轮动平衡仪检验装置及关键技术

“磨床砂轮动平衡仪检验装置及关键技术”研究集机、电、测、控为一体，属于先进制造技术及装备自动化领域。 提高磨床磨削精度和表面质量的重要措施是提高砂轮的动平衡性，实践证明，提高砂轮动平衡性的有效设备是砂轮动平衡仪。鉴于目前国内尚无磨床砂轮动平衡仪的检验设备和检测评定规范，因此，开展研制具有自主产权的砂轮动平衡仪检验设备和检测评定技术具有必要性和实际应用价值。 课题组基于在机械设计制造、传感检测与精度控制、振动及故障诊断等多方面的科研积累，开展研究了动平衡仪检验装置的关键技术，并开发了磨床砂轮动平衡仪检验装置。磨床砂轮动平衡仪检验装置主要由机械系统、动平衡在线检测评价系统和控制系统构成。在技术上通过自主设计制造的高刚度高精度、特殊结构的主轴，适应并满足了多种形式动平衡仪（法兰式、内置轴式、非接触式）的安装要求，在高速主轴轴承的支撑下，由高速交流伺服主轴电机驱动，配以不同质量的配重块产生不同的不平衡力（量），该不平衡量通过被测动平衡仪进行自动平衡，在平衡过程中，其平衡能力及平衡精度由动平衡仪在线检测评价系统进行实时的检测和量化评价。磨床砂轮动平衡仪检验装置研究过程中主要对如下关键技术进行了研究： (1)面向磨床砂轮动平衡仪检验装置的概念设计技术研究。根据磨床砂轮动平衡仪检验装置的功能要求，运用概念设计与系统优化技术，建立检验装置的系统模型，实现磨床砂轮动平衡仪检验装置整体结构的设计及优化，确保其整体性能达到预期的技术要求。 (2)精密机械技术研究。为了保证动平衡仪检验装置的精度、高速性能和承受不平衡的能力，检验装置的主轴系是关键零部件。针对主轴系的结构（主轴、中间平衡盘、端部平衡盘、连接法兰）设计和工艺问题，通过三维实体设计、动静态分析技术研究和适应性工艺方法的创新，从而保证主轴结构满足不同结构形式的动平衡仪安装要求和不同型号动平衡仪承受最大不平衡力的能力。 (3)动平衡仪检测评价技术研究。针对动平衡仪检测评价的要求，研究了振动信号的高速数据采集、分析和处理技术。将全矢动平衡技术、动态跟踪检验技术应用于磨床动平衡仪在线平衡及检测评价中，有效地提高了动平衡仪在线平衡精度，同时也进一步拓展了全矢谱技术的应用领域。 (4)嵌入式计算机技术应用研究。研究了ARM的嵌入式软硬件技术，嵌入式LINUX操作系统技术，并集成应用于该检验装置。 (5)伺服驱动控制技术应用研究。为了满足高速动平衡仪检验要求，检验装置采用主轴伺服电机驱动及控制，保证最高转速6000转/分，并实现了无级调速。 (6)机、电、测、控一体化集成技术。基于精密机械技术、检测控制技术、故障诊断技术及伺服驱动等技术的集成，从而完成了磨床动平衡仪检验装置的设计和制造，满足动平衡仪检测评价。