1機(jī)床動平衡測試技術(shù)規(guī)范

1、機(jī)床動平衡測試技術(shù)規(guī)范沈陽機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司“高速/復(fù)合數(shù)控機(jī)床及關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力平臺”課題組2012年5月1 簡介動平衡技術(shù)是在轉(zhuǎn)子校正面上進(jìn)行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在動態(tài)時(shí)是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，在理想的情況下回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)與不旋轉(zhuǎn)時(shí)，對軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的，這樣的回轉(zhuǎn)體是平衡的回轉(zhuǎn)體。提高精度或精密化，減小振動噪音是制造技術(shù)的一個主要發(fā)展方向、是各種各類數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備在應(yīng)用中所追求的目標(biāo)。動平衡技術(shù)不但可以用于各類數(shù)控機(jī)床，而且可用于各類設(shè)備包括大型和重型設(shè)備，還可用于高檔數(shù)控裝置等等。因此，完成本課題的目標(biāo)和任務(wù)對于國家“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝

2、備”科技重大專項(xiàng)及其項(xiàng)目目標(biāo)和任務(wù)來說，具有著重大作用和顯著意義。由于動平衡技術(shù)可用于各類數(shù)控機(jī)床、設(shè)備和高檔數(shù)控裝置。本課題成果將可以為各類數(shù)控機(jī)床、設(shè)備和高檔數(shù)控裝置的開發(fā)提供技術(shù)支持，同時(shí)為這些數(shù)控機(jī)床、設(shè)備及高檔數(shù)控裝置的設(shè)計(jì)、制造及安裝提供理論依據(jù)與保證。動平衡技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于航天航空、國防、飛機(jī)制造、汽車制造等行業(yè)，其工程意義是非常顯著的，這項(xiàng)技術(shù)可用于各種各類的機(jī)床及裝備，而且不但可應(yīng)用于新機(jī)床以提高其技術(shù)含量和精度，還可應(yīng)用于老機(jī)床以煥發(fā)其新春和加入現(xiàn)代制造行列，提高機(jī)床及裝備的加工精度是此項(xiàng)技術(shù)的目的。2 試驗(yàn)的目的（1）對于回轉(zhuǎn)零部件,由于零件結(jié)構(gòu)不對稱、材質(zhì)不均勻、

3、加工或裝配誤差等因素,不可避免地存在質(zhì)量不均衡。根據(jù)平衡理論,我們把具有一定轉(zhuǎn)速的回轉(zhuǎn)件稱為轉(zhuǎn)子。如果轉(zhuǎn)子的質(zhì)量分布對其軸線而言不均勻、不對稱,即其中心主慣性軸不能與旋轉(zhuǎn)軸線重合,那么旋轉(zhuǎn)時(shí)就會產(chǎn)生不平衡離心力,它會對支承架和基礎(chǔ)產(chǎn)生作用力,而且還會引起機(jī)器振動,振動的大小主要取決于不平衡量大小及支承架和基礎(chǔ)的剛度。如果振動嚴(yán)重,則會影響機(jī)器的性能和壽命。因此,在幾乎所有的回轉(zhuǎn)體零件中,平衡工藝是必不可少的工藝過程,它是減小轉(zhuǎn)子振動的極為重要的手段,它能解決由于自由離心力造成的振動。經(jīng)過平衡后的轉(zhuǎn)子可以延長機(jī)器的壽命,減輕振動和降低噪聲分貝值,從而改善機(jī)器的性能,使其得到平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）掌握

4、系統(tǒng)動平衡的測量方法和計(jì)算方法。（3）根據(jù)分析結(jié)果，提出機(jī)床改進(jìn)意見，提高機(jī)床主軸動平衡品質(zhì)。3 主要內(nèi)容與適用范圍本規(guī)范規(guī)定了數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床及加工中心動平衡的前期準(zhǔn)備、試驗(yàn)內(nèi)容及程序。本規(guī)范適用于數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床及加工中心的動平衡測試，也可以指導(dǎo)其它普通機(jī)床的動平衡試驗(yàn)。4 引用標(biāo)準(zhǔn)及參考文獻(xiàn)ISO 1940-2-1997 機(jī)械振動 剛性轉(zhuǎn)子的平衡質(zhì)量要求 第2部分 平衡誤差5 基本要求1）試驗(yàn)前，相關(guān)部門需提供機(jī)床的性能參數(shù)表，精度檢驗(yàn)單及機(jī)床切削規(guī)范。2）設(shè)計(jì)部門指定專人負(fù)責(zé)機(jī)床動平衡試驗(yàn)的組織和實(shí)施，明確試驗(yàn)人員、工裝安裝人員和機(jī)床操作人員的職責(zé)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄等表格應(yīng)準(zhǔn)備就緒

5、。3）機(jī)床的零、部件必須為合格品，否則不得進(jìn)行裝配和試驗(yàn)。4）試驗(yàn)應(yīng)在不影響機(jī)床性能和精度的條件下，經(jīng)安裝與調(diào)試后進(jìn)行。5）檢驗(yàn)機(jī)床動平衡時(shí)，各部件的位置一般應(yīng)為該部件的常用位置。6）檢驗(yàn)機(jī)床動平衡時(shí)，各部件的夾緊或非加緊狀態(tài)應(yīng)與完成基本工序時(shí)的狀態(tài)相同。7）檢測機(jī)床動平衡時(shí)，保證機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)部件平穩(wěn)的運(yùn)轉(zhuǎn)，能夠得到進(jìn)行動平衡測試需要的轉(zhuǎn)速要求。6 動平衡的定義及其測試原理1）動平衡定義機(jī)床主軸不平衡是指由于離心力的作用而在軸承上產(chǎn)生振動或運(yùn)動原因的轉(zhuǎn)子質(zhì)量分布狀態(tài)。動平衡是在轉(zhuǎn)子校正面上進(jìn)行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保證轉(zhuǎn)子在動態(tài)時(shí)是在許用不平衡量的規(guī)定范圍內(nèi)，在理想的情況下回轉(zhuǎn)體旋

6、轉(zhuǎn)時(shí)與不旋轉(zhuǎn)時(shí)，對軸承產(chǎn)生的壓力是一樣的，這樣的回轉(zhuǎn)體是平衡的回轉(zhuǎn)體。機(jī)床主軸動平衡可由如下進(jìn)行評定：（1）轉(zhuǎn)子平衡程度G值：也稱偏心速度，它不僅表示了轉(zhuǎn)子不平衡程度，而且還表示了轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心距與工作轉(zhuǎn)速間的關(guān)系。（2）機(jī)床主軸振動位移值：機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動時(shí)，刀具或工件在支承件導(dǎo)軌上的位置變化使機(jī)床的靜剛度和綜合位移產(chǎn)生變化，從而引起加工工件的形狀誤差或定位誤差。因此，剛度變化量的大小反映了機(jī)床加工精度的穩(wěn)定性。（3）機(jī)床主軸振動速度值：從保證機(jī)床加工精度、生產(chǎn)率以及防止振動的角度來確定各類機(jī)床振動速度值。2）動平衡等級標(biāo)準(zhǔn)平衡等級標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定ISO1940, Balancing Grades fo

7、r Various Groups of Representative Rigid Rotors 圖1 平衡等級 平衡的要求與等級標(biāo)準(zhǔn)Maximum residual unbalance as laid down in ISO 1940 圖2 等級標(biāo)準(zhǔn)7 動平衡測試原理把剛性回轉(zhuǎn)體安裝在動平衡機(jī)的彈性支承上，使回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動。根椐支承的不同情況，(通過回轉(zhuǎn)體的周期性機(jī)械振動信號變?yōu)殡姼行盘?測量出支承的振動和支反力。用分離解算電路，計(jì)算出回轉(zhuǎn)體的不平衡量，再對回轉(zhuǎn)體進(jìn)行加重或去重,直至平衡量達(dá)到要求。8 動平衡測試數(shù)據(jù)處理通過現(xiàn)場動平衡儀對機(jī)床主軸進(jìn)行動平衡測試，得到的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線上傳到電腦中，利

8、用軟件生成報(bào)告，經(jīng)過數(shù)據(jù)整理分析得到最終的報(bào)告。下面舉例說明數(shù)據(jù)處理的過程：以數(shù)控車床CAK3675為例，得到的原始數(shù)據(jù)如圖所示：圖3 原始數(shù)據(jù)經(jīng)過配重得到的振動量明顯減小，減小了振動。圖4 質(zhì)量合成圖本測量采用試重法，對數(shù)控車床進(jìn)行主軸動平衡測試。我們在主軸前端面處設(shè)置一個加速度傳感器，在設(shè)定為3000rpm的轉(zhuǎn)速下，利用現(xiàn)場動平衡儀測試其振動速度，經(jīng)過初始運(yùn)行，可以得到初始的振動速度和相位值，在直徑主軸端進(jìn)行配重，經(jīng)過測試運(yùn)行后，得到一次配重的振動速度和角度值，從而得到二次配重所需要的重量和相位值，我們利用天平進(jìn)行稱重，于是配以相同的重量和相位值，主軸的測試點(diǎn)的振動速度明顯變小。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在3000rpm的轉(zhuǎn)速下，通過試重法，經(jīng)過動平衡校準(zhǔn)后，我們可以看出測試點(diǎn)的振動速度變小，振動量變小。所以我們建議：盡管機(jī)床裝配前主軸已經(jīng)做過動平衡測試，但是由于主軸裝配過程中會產(chǎn)生一些人為的誤差，再加上主軸與電機(jī)連接，齒輪傳動等，也會造成一定的偏差，所以建議裝配完成后進(jìn)行動平衡測試。振動是衡量轉(zhuǎn)動設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)好壞的重要指標(biāo)。對