CN103419087B - 一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高速加工技术领域，特别涉及一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法。包括：A．在刀柄上标记零位，并将手持动平衡仪与机床联接；B．在主轴实际加工转速下，对手持动平衡仪进行标定；C．在主轴实际加工转速下，测量主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度；D．将刀柄从主轴上卸下，旋转180°后重新安装于主轴上；E．在主轴实际加工转速下，测量旋转后主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度；F．计算主轴和刀柄各自的不平衡量值和不平衡角度；G．分别对主轴和刀柄进行动平衡校正。本发明操作简单、成本低，不仅实现了刀柄动平衡的在机测量与调整，并且可以在实际加工转速下测量和调整主轴和刀柄的动平衡，测量精度高。
Description
技术领域
本发明属于高速加工技术领域，特别涉及一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法。
背景技术
高速切削加工是机械加工的主要发展方向，而主轴、刀具等旋转系统的动平衡问题又是高速切削加工中的关键技术。在高速旋转下，主轴—刀具系统的一点点不平衡都会产生较大的离心力，引起机床和刀具的振动，产生不均匀的切削力，不仅影响被加工工件的加工精度和表面质量，还会引起主轴轴承和刀具的不规则磨损，降低使用寿命，因此主轴在出厂时都会进行动平衡校正。但是由于主轴装配误差和在运动过程中产生的腐蚀、磨损、热变形以及刀具不平衡等因素，使得主轴—刀具系统仍存在着不平衡力。目前解决刀具系统不平衡的方法主要有两种，一种是通过刀具动平衡机直接对刀柄进行动平衡检测，获得刀柄的不平衡量，然后分别对主轴和刀柄进行动平衡校正，实现主轴—刀具系统的整体平衡，这种方法的优点是通用性强，调整的动平衡适用于任意机床，但是这种方法不能够排除主轴的装配误差以及在运动过程中产生的腐蚀、磨损、热变形等引起的误差，而且目前的刀具动平衡机只能在固定转速下测量刀柄动平衡，不能按照实际加工转速来调整动平衡，因此所测得的不平衡量与实际加工中的不平衡量存在偏差；另外刀具动平衡机的价格昂贵，测量成本较高。校正主轴—刀具系统的另外一种方法是用手持动平衡仪直接对主轴—刀具系统进行动平衡检测，然后将测得的系统不平衡量全部增加在刀柄的对应位置，从而校正主轴—刀具系统的不平衡，这种方法能够准确地测量出实际加工中的不平衡量，而且采用手持动平衡仪大大降低了测量成本，但是这种方法只适用于固定机床、固定主轴、固定装夹位置的情况，如果将刀柄旋转角度重新安装或者装夹到另外的主轴或机床上，主轴—刀具系统的不平衡量就会改变，需要对刀柄的每一次装夹都要进行测量，因此测量效率大大降低，不能满足高速高效的加工要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种使用数控机床与手持动平衡仪结合测量校正刀具动平衡的方法，通过两次装夹测量和计算的方式，分离出主轴残余不平衡量和刀柄不平衡量，过程简单、测量准确、成本低，调整后的动平衡适用于任意机床。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，包括以下步骤：
A．在安装于主轴的刀柄上标记零位，并将手持动平衡仪与数控机床联接；
B．在主轴实际加工转速下，对手持动平衡仪进行标定；
C．启动主轴转速使其达到实际加工转速，并在该转速下测量出主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度，其中，不平衡量值是不平衡质量与其重心到旋转轴线距离的乘积；
D．将刀柄从主轴上卸下，旋转180°后重新安装于主轴上；
E．再次启动主轴转速使其达到实际加工转速，并在该转速下测量出旋转后的主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度；
F．根据步骤C和步骤E中的测量结果，计算出主轴和刀柄各自的不平衡量值和不平衡角度；
G．根据计算结果，分别对主轴和刀柄进行动平衡校正。
优选地，上述一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，所述步骤G之后还包括步骤H．验证动平衡调整结果是否精确，如果是，则动平衡调整完成；如果不是，则返回步骤B重新对手持动平衡仪进行标定。
优选地，上述一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，所述步骤G中对刀柄的动平衡校正可采用钻孔去料法、动平衡螺钉调整法或者动平衡环调整法完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明将数控机床与手持动平衡仪结合，通过两次装夹和测量，分离出了主轴和刀柄的不平衡量，实现了刀柄动平衡的在机测量与调整，并且调整后的刀柄动平衡适用于任意机床，保证其具有通用性强的特点。另外，本发明不仅可以实现在实际加工转速下测量和调整主轴和刀柄的动平衡，而且可以有效地调整因主轴装配误差和在运动过程中产生的腐蚀、磨损、热变形等因素对主轴动平衡引起的变化，达到高质量高精度的动平衡等级。同时，本发明操作简单、成本低，可满足各种高速切削的动平衡要求。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本发明一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，包括以下步骤：
步骤101，在刀柄上划线标记为零位，并将手持动平衡仪的各路传感器与数控机床的对应位置联接；
步骤102，在主轴实际加工转速下（6000r/min），对手持动平衡仪进行标定；
步骤103，启动主轴转速至实际加工转速6000r/min，并在该转速下测量出主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度，分别标记为W1和A1；
步骤104，将刀柄从主轴上卸下，旋转180°后重新安装于主轴上；
步骤105，再次启动主轴转速至6000r/min，并在该转速下测量出刀柄旋转之后的主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度，分别标记为W2和A2；
步骤106，根据刀柄旋转前和旋转后测量出的主轴—刀具系统的不平衡量值W1和W2以及不平衡角度A1和A2，计算出主轴和刀柄各自的不平衡量值和不平衡角度；
步骤107，根据计算结果，采用动平衡螺钉调整法分别对主轴和刀柄进行动平衡校正；
步骤108，启动主轴转速至6000r/min，对校正后的主轴—刀具系统进行动平衡检测，验证动平衡校正结果是否精确，如果是，则动平衡调整完成；如果不是，则返回步骤102重新对手持动平衡仪进行标定。
综上所述，本发明方法实现了刀柄动平衡的在机测量与调整，并且可以在实际加工转速下测量和调整主轴和刀柄的动平衡，测量精度高。另外，本发明操作简单、成本低，可满足各种高速切削的动平衡要求。
尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A．在安装于主轴的刀柄上标记零位，并将手持动平衡仪与数控机床联接；
B．在主轴实际加工转速下，对手持动平衡仪进行标定；
C．启动主轴转速使其达到实际加工转速，并在该转速下测量出主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度，其中，不平衡量值是不平衡质量与其重心到旋转轴线距离的乘积；
D．将刀柄从主轴上卸下，旋转180°后重新安装于主轴上；
E．再次启动主轴转速使其达到实际加工转速，并在该转速下测量出旋转后的主轴—刀具系统的不平衡量值和不平衡角度；
F．根据步骤C和步骤E中的测量结果，计算出主轴和刀柄各自的不平衡量值和不平衡角度；
G．根据计算结果，分别对主轴和刀柄进行动平衡校正。
2.根据权利要求1所述的一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，其特征在于，所述步骤G之后还包括步骤H，验证动平衡调整结果是否精确，如果是，则动平衡调整完成；如果不是，则返回步骤B重新对手持动平衡仪进行标定。
3.根据权利要求1或2所述的一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，其特征在于，所述步骤G中对刀柄的动平衡校正采用钻孔去料法完成。
4.根据权利要求1或2所述的一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，其特征在于，所述步骤G中对刀柄的动平衡校正采用动平衡螺钉调整法完成。
5.根据权利要求1或2所述的一种使用数控机床校正刀具动平衡的方法，其特征在于，所述步骤G中对刀柄的动平衡校正采用动平衡环调整法完成。
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