專利名稱：利用軸承動態(tài)油膜電阻的轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)自動對刀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用軸承動態(tài)油膜電阻進(jìn)行自動對刀的裝置，尤其是全自動 轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)中的切削刀具與被處理轉(zhuǎn)子工件接觸點(diǎn)的自動檢測裝置，即自動對刀裝置。
背景技術(shù)：
電機(jī)是重要的生產(chǎn)和生活用品，其中的轉(zhuǎn)子是電機(jī)的重要工作部件。由于材質(zhì)不 均勻、形狀不對稱、加工裝配誤差等原因，剛生產(chǎn)出的電機(jī)轉(zhuǎn)子不可避免地存在著不平衡 量。在電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，不平衡量產(chǎn)生的動載荷將作用于靜止部件，從而引起振動、噪聲 和產(chǎn)品性能退化。因此必須對轉(zhuǎn)子進(jìn)行動平衡。生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)子動平衡校正設(shè)備可分為兩大類，即手工校正轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)和全自動 轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)。手工校正動平衡機(jī)成本低，但其生產(chǎn)效率低下，平衡過程依賴工人經(jīng)驗，一 般平衡精度不高，且其對轉(zhuǎn)子的一次切割量較多，容易造成轉(zhuǎn)子電氣性能削弱使電機(jī)性能 退化，所以很難滿足高效優(yōu)質(zhì)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的生產(chǎn)需要。與此相比，全自動轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)生產(chǎn) 效率高，平衡精度高，能夠?qū)D(zhuǎn)子切削進(jìn)行質(zhì)量優(yōu)化，但是機(jī)器價格相對較貴。目前隨著我 國電機(jī)業(yè)的發(fā)展，采用全自動轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)已經(jīng)成為必然趨勢。全自動轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)在切削過程中，要解決的一個關(guān)鍵問題是切削刀具與轉(zhuǎn)子的 對刀問題。具體而言，就是在轉(zhuǎn)子切削去重時，判斷切削刀具與轉(zhuǎn)子首次接觸的位置，即對 刀點(diǎn)，并以此為參考點(diǎn)，控制切削刀具進(jìn)給量從而控制切削質(zhì)量。因此對刀點(diǎn)的確定對切削 精度有至關(guān)重要的影響。對于一般的機(jī)加工設(shè)備，如車床和銑床等，通常采用的是試切法來確定對刀點(diǎn)。即 在手動運(yùn)行方式下，緩慢移動工作臺，并觀察切削刀具和工件的接觸情況，待發(fā)現(xiàn)有鐵屑飛 出，并能夠聽到響聲以后，則認(rèn)為刀具與工件接觸上了，記錄此點(diǎn)作為對刀點(diǎn)或加工基點(diǎn)， 進(jìn)行后續(xù)的加工。這種方式由于人工因素的存在，無法實現(xiàn)自動化，而且重復(fù)精度比較低， 無法實現(xiàn)大批量和高精度的生產(chǎn)。對于數(shù)控機(jī)床和自動化加工設(shè)備，通常采用的是默認(rèn)對 刀點(diǎn)。即對同一批次的工件，取其中一個進(jìn)行人工對刀，找到對刀點(diǎn)，以后所有工件都以這 一對刀點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)。由于工件之間本身形位公差和不圓度的影響或者夾具的磨損都會使 實際對刀點(diǎn)偏離這個默認(rèn)對刀點(diǎn)，所以采用默認(rèn)對刀機(jī)制無法保證切削精度。中國專利ZL200720113068.9的“一種全自動平衡機(jī)自動定位裝置”，提出了絕緣 板分隔刀具(連同刀具座)和轉(zhuǎn)子，并利用兩者接觸導(dǎo)電判斷對刀點(diǎn)的方法。這個方法簡 單實用，但在實際應(yīng)用中，切削下來的鐵屑會附到絕緣板上而出現(xiàn)誤導(dǎo)通，需要定期地清理 鐵屑，這會打斷工作的連續(xù)性和降低效率。文獻(xiàn)“動平衡數(shù)控去重系統(tǒng)及其關(guān)鍵技術(shù)的研 究”，《機(jī)電工程》2005年22卷5期4-8頁，給出的方法是利用軸承轉(zhuǎn)動后所形成的油膜電 容，采用高頻的激勵電壓來測量電容的變化，并以此判斷刀具的對刀點(diǎn)。由于采用高頻激勵 信號，同時引入了高頻干擾，影響了信號的可靠性。另外，當(dāng)軸承剛開始使用時由于表面的 微觀不平整，同樣存在誤導(dǎo)通現(xiàn)象，當(dāng)使用較長一段時間的磨合后才進(jìn)入穩(wěn)定的工作狀況。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為全自動轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)提供一種定位準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)簡單、工作 過程中不受切削鐵屑干擾的利用軸承動態(tài)油膜電阻進(jìn)行自動對刀的裝置。本實用新型的利用軸承動態(tài)油膜電阻的轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)自動對刀裝置，包括機(jī)器的 移動工作臺，切削頭座，軸承，旋轉(zhuǎn)主軸，切削刀具，夾持轉(zhuǎn)子的夾具，安裝底板和直流電源， 直流電源的正極通過電刷與旋轉(zhuǎn)主軸和信號采集電路的正極相連，直流電源的負(fù)極與夾具 以及信號采集電路的地相連，信號采集電路包括級聯(lián)的二階有源低通濾波器，超低通RC濾 波器和比較器三個模塊。該對刀裝置利用旋轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)時，在軸承內(nèi)圈和外圈形成的動態(tài)油膜電阻，并利 用信號采集電路來檢測動態(tài)油膜電阻的變化，由電阻的變化確定最終的對刀點(diǎn)。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點(diǎn)在于1)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，易于實現(xiàn)；2)取消了絕緣板，避免了切削鐵削的導(dǎo)通干擾；3)適應(yīng)全工況時期，并能適應(yīng)連續(xù)自動化生產(chǎn)，降低了維護(hù)和機(jī)器調(diào)整的要求。
圖1是本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是信號采集電路圖；圖3是各信號示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實用新型。參照圖1，本實用新型的利用軸承動態(tài)油膜電阻的轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)自動對刀裝置，包 括機(jī)器的移動工作臺1，切削頭座2，軸承3，旋轉(zhuǎn)主軸4，切削刀具5，夾持轉(zhuǎn)子6的夾具7， 安裝底板8和直流電源11，直流電源11的正極通過電刷10與旋轉(zhuǎn)主軸4和信號采集電路 9的正極相連，直流電源的負(fù)極與夾具7以及信號采集電路9的地相連，信號采集電路9包 括級聯(lián)的二階有源低通濾波器12，超低通RC濾波器13和比較器14三個模塊。當(dāng)旋轉(zhuǎn)主軸4旋轉(zhuǎn)時，根據(jù)零件間的電氣絕緣性質(zhì)，上述零件可分成兩部分軸承 3的內(nèi)圈、旋轉(zhuǎn)主軸4和切削刀具5之間的電阻為零，為一部分，稱為部件一；軸承3的外圈 與夾具7和安裝底板8的電阻為零，為另一部分，稱為部件二。部件一和部件二由軸承3旋 轉(zhuǎn)時形成的動態(tài)油膜分隔，這兩個部件之間的電阻就是動態(tài)油膜電阻。當(dāng)移動工作臺1帶 動切削頭座2，進(jìn)而帶動旋轉(zhuǎn)主軸4和切削刀具5移動到與轉(zhuǎn)子6接觸時，兩個部件之間的 電阻變?yōu)榱恪１緦嵱眯滦偷淖詣訉Φ堆b置通過信號采集電路來檢測這種變化部件一中的 旋轉(zhuǎn)主軸4通過電刷10將部件一和部件二間的動態(tài)油膜電阻的變化信號引到信號采集電 路9，信號采集電路9如圖2所示，包括一個二階有源低通濾波器12，一個超低通RC濾波器 13和一個比較器14。工作時各信號波形圖參見圖3，當(dāng)切削刀具和轉(zhuǎn)子臨界接觸時，電刷 10輸出的原始信號為圖中的A ；對刀原始信號A通過二階有源低通濾波器12，以濾去高頻 干擾得到信號B，將信號B輸入超低通RC濾波器13得到信號B的平均值信號C，信號C通 過電阻分壓得到參考信號D，將信號B和信號D輸入比較器14得到最終的對刀信號E，信號
4E的高低電平跳變點(diǎn)P即為對刀點(diǎn)，由后續(xù)的單片機(jī)或PLC獲取對刀點(diǎn)信號。采用這個對刀 方式有效地去除了高頻干擾及軸承工況引起的誤信號，大大提高了對刀信號的可靠性和準(zhǔn) 確性。
權(quán)利要求利用軸承動態(tài)油膜電阻的轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)自動對刀裝置，包括機(jī)器的移動工作臺(1)，切削頭座(2)，軸承(3)，旋轉(zhuǎn)主軸(4)，切削刀具(5)，夾持轉(zhuǎn)子(6)的夾具(7)，安裝底板(8)和直流電源(11)，其特征是直流電源(11)的正極通過電刷(10)與旋轉(zhuǎn)主軸(4)和信號采集電路(9)的正極相連，直流電源的負(fù)極與夾具(7)以及信號采集電路(9)的地相連，信號采集電路(9)包括級聯(lián)的二階有源低通濾波器(12)，超低通RC濾波器(13)和比較器(14)三個模塊。
專利摘要本實用新型公開的利用軸承動態(tài)油膜電阻的轉(zhuǎn)子動平衡機(jī)自動對刀裝置，包括機(jī)器的移動工作臺，切削頭座，軸承，旋轉(zhuǎn)主軸，切削刀具，夾持轉(zhuǎn)子的夾具，安裝底板和直流電源，直流電源的正極通過電刷與旋轉(zhuǎn)主軸和信號采集電路的正極相連，直流電源的負(fù)極與夾具以及信號采集電路的地相連，信號采集電路包括級聯(lián)的二階有源低通濾波器，超低通RC濾波器和比較器三個模塊。該對刀裝置利用旋轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)時，在軸承內(nèi)圈和外圈形成的動態(tài)油膜電阻，并利用信號采集電路來檢測動態(tài)油膜電阻的變化，由電阻的變化確定最終的對刀點(diǎn)。結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，能適應(yīng)連續(xù)自動化生產(chǎn)要求。
文檔編號H02K15/16GK201584869SQ200920295380
公開日2010年9月15日 申請日期2009年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月29日
發(fā)明者任意, 張加慶, 曾勝, 李常品, 樓榮偉, 程濤濤 申請人:浙江大學(xué)