CN101797700A - 利用轴承动态油膜电阻的全自动转子平衡机自动对刀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的利用轴承动态油膜电阻的全自动转子平衡机自动对刀装置，包括机器的移动工作台，切削头座，轴承，旋转主轴，切削刀具，夹持转子的夹具，安装底板和直流电源，直流电源的正极通过电刷与旋转主轴和信号采集电路的正极相连，直流电源的负极与夹具以及信号采集电路的地相连，信号采集电路包括级联的二阶有源低通滤波器，超低通RC滤波器和比较器三个模块。该对刀装置利用旋转主轴旋转时，在轴承内圈和外圈形成的动态油膜电阻，并利用信号采集电路来检测动态油膜电阻的变化，由电阻的变化确定最终的对刀点。结构简单，可靠性高，能适应连续自动化生产要求。

Description

利用轴承动态油膜电阻的全自动转子平衡机自动对刀装置
技术领域
本发明涉及一种利用轴承动态油膜电阻进行自动对刀的装置，尤其是全自动转子动平衡机中的切削刀具与被处理转子工件接触点的自动检测装置，即自动对刀装置。
背景技术
电机是重要的生产和生活用品，其中的转子是电机的重要工作部件。由于材质不均匀、形状不对称、加工装配误差等原因，刚生产出的电机转子不可避免地存在着不平衡量。在电机的运转过程中，不平衡量产生的动载荷将作用于静止部件，从而引起振动、噪声和产品性能退化。因此必须对转子进行动平衡。
生产中的转子动平衡校正设备可分为两大类，即手工校正转子动平衡机和全自动转子动平衡机。手工校正动平衡机成本低，但其生产效率低下，平衡过程依赖工人经验，一般平衡精度不高，且其对转子的一次切割量较多，容易造成转子电气性能削弱使电机性能退化，所以很难满足高效优质的电机转子的生产需要。与此相比，全自动转子动平衡机生产效率高，平衡精度高，能够对转子切削进行质量优化，但是机器价格相对较贵。目前随着我国电机业的发展，采用全自动转子动平衡机已经成为必然趋势。
全自动转子动平衡机在切削过程中，要解决的一个关键问题是切削刀具与转子的对刀问题。具体而言，就是在转子切削去重时，判断切削刀具与转子首次接触的位置，即对刀点，并以此为参考点，控制切削刀具进给量从而控制切削质量。因此对刀点的确定对切削精度有至关重要的影响。
对于一般的机加工设备，如车床和铣床等，通常采用的是试切法来确定对刀点。即在手动运行方式下，缓慢移动工作台，并观察切削刀具和工件的接触情况，待发现有铁屑飞出，并能够听到响声以后，则认为刀具与工件接触上了，记录此点作为对刀点或加工基点，进行后续的加工。这种方式由于人工因素的存在，无法实现自动化，而且重复精度比较低，无法实现大批量和高精度的生产。对于数控机床和自动化加工设备，通常采用的是默认对刀点。即对同一批次的工件，取其中一个进行人工对刀，找到对刀点，以后所有工件都以这一对刀点作为基准点。由于工件之间本身形位公差和不圆度的影响或者夹具的磨损都会使实际对刀点偏离这个默认对刀点，所以采用默认对刀机制无法保证切削精度。
中国专利ZL200720113068.9的“一种全自动平衡机自动定位装置”，提出了绝缘板分隔刀具(连同刀具座)和转子，并利用两者接触导电判断对刀点的方法。这个方法简单实用，但在实际应用中，切削下来的铁屑会附到绝缘板上而出现误导通，需要定期地清理铁屑，这会打断工作的连续性和降低效率。文献“动平衡数控去重系统及其关键技术的研究”，《机电工程》2005年22卷5期4-8页，给出的方法是利用轴承转动后所形成的油膜电容，采用高频的激励电压来测量电容的变化，并以此判断刀具的对刀点。由于采用高频激励信号，同时引入了高频干扰，影响了信号的可靠性。另外，当轴承刚开始使用时由于表面的微观不平整，同样存在误导通现象，当使用较长一段时间的磨合后才进入稳定的工作状况。
发明内容
本发明的目的是为全自动转子动平衡机提供一种定位准确、结构简单、工作过程中不受切削铁屑干扰的利用轴承动态油膜电阻进行自动对刀的装置。
本发明的利用轴承动态油膜电阻的全自动转子平衡机自动对刀装置，包括机器的移动工作台，切削头座，轴承，旋转主轴，切削刀具，夹持转子的夹具，安装底板和直流电源，直流电源的正极通过电刷与旋转主轴和信号采集电路的正极相连，直流电源的负极与夹具以及信号采集电路的地相连，信号采集电路包括级联的二阶有源低通滤波器，超低通RC滤波器和比较器三个模块。
该对刀装置利用旋转主轴旋转时，在轴承内圈和外圈形成的动态油膜电阻，并利用信号采集电路来检测动态油膜电阻的变化，由电阻的变化确定最终的对刀点。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1)结构简单，可靠性高，易于实现；
2)取消了绝缘板，避免了切削铁削的导通干扰；
3)适应全工况时期，并能适应连续自动化生产，降低了维护和机器调整的要求。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图；
图2是信号采集电路图；
图3是各信号示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照图1，本发明的利用轴承动态油膜电阻的全自动转子平衡机自动对刀装置，包括机器的移动工作台1，切削头座2，轴承3，旋转主轴4，切削刀具5，夹持转子6的夹具7，安装底板8和直流电源11，直流电源11的正极通过电刷10与旋转主轴4和信号采集电路9的正极相连，直流电源的负极与夹具7以及信号采集电路9的地相连，信号采集电路9包括级联的二阶有源低通滤波器12，超低通RC滤波器13和比较器14三个模块。
当旋转主轴4旋转时，根据零件间的电气绝缘性质，上述零件可分成两部分：轴承3的内圈、旋转主轴4和切削刀具5之间的电阻为零，为一部分，称为部件一；轴承3的外圈与夹具7和安装底板8的电阻为零，为另一部分，称为部件二。部件一和部件二由轴承3旋转时形成的动态油膜分隔，这两个部件之间的电阻就是动态油膜电阻。当移动工作台1带动切削头座2，进而带动旋转主轴4和切削刀具5移动到与转子6接触时，两个部件之间的电阻变为零。本发明的自动对刀装置通过信号采集电路来检测这种变化：部件一中的旋转主轴4通过电刷10将部件一和部件二间的动态油膜电阻的变化信号引到信号采集电路9，信号采集电路9如图2所示，包括一个二阶有源低通滤波器12，一个超低通RC滤波器13和一个比较器14。工作时各信号波形图参见图3，当切削刀具和转子临界接触时，电刷10输出的原始信号为图中的A；对刀原始信号A通过二阶有源低通滤波器12，以滤去高频干扰得到信号B，将信号B输入超低通RC滤波器13得到信号B的平均值信号C，信号C通过电阻分压得到参考信号D，将信号B和信号D输入比较器14得到最终的对刀信号E，信号E的高低电平跳变点P即为对刀点，由后续的单片机或PLC获取对刀点信号。采用这个对刀方式有效地去除了高频干扰及轴承工况引起的误信号，大大提高了对刀信号的可靠性和准确性。

Claims (1)

1.利用轴承动态油膜电阻的全自动转子平衡机自动对刀装置，包括机器的移动工作台(1)，切削头座(2)，轴承(3)，旋转主轴(4)，切削刀具(5)，夹持转子(6)的夹具(7)，安装底板(8)和直流电源(11)，其特征是直流电源(11)的正极通过电刷(10)与旋转主轴(4)和信号采集电路(9)的正极相连，直流电源的负极与夹具(7)以及信号采集电路(9)的地相连，信号采集电路(9)包括级联的二阶有源低通滤波器(12)，超低通RC滤波器(13)和比较器(14)三个模块。
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Denomination of invention: Automatic tool setting device for fully automatic rotor balancing machine using dynamic oil film resistance of bearing

Granted publication date: 20130501

License type: Exclusive License

Record date: 20131225

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