CN105965037B - 一种高速主轴四面动平衡实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的高速主轴四面动平衡实现方法，首先装配质量较大的心轴、转子套筒和转子构成的转动体，通过截去多余材料、去除不平衡质量，对转动体进行动平衡粗调，使转动体的平衡等级达到G1.0；粗调后，再进行后续的装配环节，在高速主轴组装完成后，再在前平衡环上取材或在后平衡环上加装第二紧定螺钉，进行动平衡精调，来消除不平衡质量，最终实现高速主轴四面动平衡，使高速主轴的平衡等级达到G0.4，满足其加工需要；本发明在高速主轴装配过程中进行动平衡的粗调，在装配完成后辅以精调，可操作性强，无需密集取材或增补较大的配重，通过前后两次的双面动平衡调节，在实现G0.4的平衡等级的同时，可确保高速主轴外观的美观性。

Description

一种高速主轴四面动平衡实现方法

技术领域

本发明涉及一种动平衡实现方法，具体是一种高速主轴四面动平衡实现方法。

背景技术

转动零件在加工制造过程中，因加工设备的限制，不能实现完全的轴对称结构。材料缺陷导致其密度不均匀、零件配合时两轴心不重合等原因，都会导致转动零件存在局部的质量偏心，造成主惯性轴心不在转动中心线上，产生动不平衡。主轴在高速转动时，主轴转动零件存在的不平衡量将导致噪音、振动，降低机床加工质量，同时也有损轴承的使用寿命。现行的ISO标准中，将平衡等级分为11个级别，从最高的G0.4到最低的G4000。在主轴转速逐渐提高的今天，尤其是在高速的电主轴中，平衡等级要求已经达到了G0.4。而在主轴装配的任何一个环节，都将引入不平衡质量，为快速有效地对主轴总成实现如G0.4等级的动平衡要求，通用的方法是在两个左右相对的截面上进行调节。这两个截面如果位于主轴内部，则后续装配带入的不平衡量得不到平衡；如果这两个截面位于主轴外部，因为一次性需要去除的不平衡质量较大，需要很密集地选取取材位置、去除较多的材料或者增补较大的配重，这也会影响主轴外观。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种高速主轴四面动平衡实现方法，在高速主轴装配过程中进行相应的动平衡的粗调，在高速主轴装配完成后辅以精调，可操作性强，无需密集取材或增补较大的配重，通过前后两次的双面动平衡调节，在实现高速主轴G0.4的平衡等级的同时，可确保高速主轴外观的美观性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种高速主轴四面动平衡实现方法，该高速主轴包括心轴、转子、转子套筒、主轴套筒、前轴承、前轴承座、后轴承、后轴承座、后防护组件和打刀缸组件，所述的转子套筒的一端设置有转子套筒法兰，其四面动平衡实现方法包括以下步骤：

1)在所述的转子套筒法兰的外周向上钻孔，形成均布的若干第一预钻孔，并在所述的转子套筒的另一端加工出第一外螺纹，在所述的心轴的前端加工出第二外螺纹，在所述的心轴的后端加工出第三外螺纹；将所述的转子套筒套在所述的心轴上，将所述的转子套在所述的转子套筒上，并使所述的转子套筒法兰贴靠于所述的转子的后端面，令转子套筒分别与心轴和转子过盈配合连为一体；

2)准备一个平衡螺母，在该平衡螺母上钻孔加工出若干第一螺钉孔和若干第二预钻孔，所述的若干第一螺钉孔和所述的若干第二预钻孔分别均匀分布于所述的平衡螺母的外周向；然后，在所述的第一外螺纹处安装所述的平衡螺母，令平衡螺母与转子套筒螺纹连接并贴靠于所述的转子的前端面，再在所述的若干第一螺钉孔内装入用于平衡螺母防松的第一紧定螺钉并拧紧，心轴、转子套筒和转子即构成转动体；

3)将转动体置于卧式平衡机上，通过卧式平衡机初步测试转动体的动平衡，确定不平衡质量的方位及大小，并根据测试结果对转动体进行初步动平衡调节，即粗调，粗调的具体操作为：用钻头在所述的若干第一预钻孔和/或所述的若干第二预钻孔处钻孔，截去转子套筒法兰和/或平衡螺母上的多余材料，去除不平衡质量，直至转动体的平衡等级达到G1.0；

4)准备一个前平衡环、一个第一锁紧螺母和四列所述的前轴承，在所述的前平衡环的前端绕其中心轴钻孔，形成均布的若干第二螺钉孔；将四列前轴承分为两组，前后安装在所述的前轴承座内，且在两组前轴承之间安装第一隔套；将前轴承座连同四列前轴承和第一隔套一起安装在所述的心轴的前部；在所述的第二外螺纹处安装所述的第一锁紧螺母；在所述的前轴承座的前端通过螺钉安装前挡环，且所述的前挡环安装在所述的第一锁紧螺母的外侧，通过第一锁紧螺母和前挡环压紧靠近心轴前端的那组前轴承；在心轴的前端安装所述的前平衡环，通过螺钉将所述的前平衡环与所述的第一锁紧螺母固定连接；在所述的前挡环的前侧安装前端盖；

准备一个第二锁紧螺母；将所述的后轴承安装在所述的后轴承座内，且在后轴承的前后侧分别安装第二隔套和第三隔套，将后轴承座连同后轴承、第二隔套和第三隔套一起安装在所述的心轴的后部；在所述的前轴承座与所述的后轴承座之间安装所述的主轴套筒；在所述的第三隔套的后侧安装齿圈；在所述的第三外螺纹处安装所述的第二锁紧螺母；在所述的后轴承座的后侧安装所述的后防护组件，并使所述的后防护组件位于所述的第二隔套、齿圈和第二锁紧螺母的外侧；

准备一个后平衡环，所述的后平衡环的前端设置有后平衡环法兰，在所述的后平衡环法兰的外周向上钻孔，形成均布的若干第三螺钉孔；将所述的后平衡环通过轴孔配合与所述的心轴的后端定心，并通过螺钉与所述的心轴固定连接，且使所述的后平衡环法兰外露；在所述的后平衡环的后侧安装后挡环和所述的打刀缸组件，组装得到高速主轴；

5)将初步组装完成的高速主轴置于在线动平衡仪上，通过在线动平衡仪测试该高速主轴的动平衡，确定不平衡质量的方位及大小，并根据测试结果对高速主轴进行二次动平衡调节，即精调，精调的具体操作为：在所述的若干第二螺钉孔和/或若干第三螺钉孔处装入用于增加配重的第二紧定螺钉并拧紧，直至高速主轴的平衡等级达到G0.4。

作为优选，所述的卧式平衡机为德国SCHENCK公司生产的型号为HM3BU的产品，所述的在线动平衡仪为台湾动势实业股份有限公司生产的型号为DB062的产品。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的高速主轴四面动平衡实现方法，首先装配质量较大的心轴、转子套筒和转子构成的转动体，通过在平衡螺母和转子套筒法兰上取材截去多余材料、去除不平衡质量，对转动体进行初步动平衡调节(即粗调)，使转动体的平衡等级达到G1.0，保证在高速主轴内部最大限度地实现动平衡，为后续的二次动平衡调节提供保障；粗调后，再进行后续的装配环节，完成前轴承、前轴承座、前平衡环、后轴承、后轴承座、主轴套筒、后平衡环、后防护组件和打刀缸组件等零件的装配，这些零件装配后会将新的不平衡质量引进，因此本发明方法中，在高速主轴组装完成后，前平衡环上的第二螺钉孔和后平衡环法兰上的第三螺钉孔均处于外露状态，再通过加装的前平衡环和后平衡环，在前平衡环上取材或在后平衡环上加装第二紧定螺钉，进行动平衡精调，来消除不平衡质量，最终实现高速主轴四面动平衡，使高速主轴的平衡等级达到G0.4，满足其加工需要。本发明高速主轴四面动平衡实现方法，在高速主轴装配过程中进行相应的动平衡的粗调，在高速主轴装配完成后辅以精调，可操作性强，无需密集取材或增补较大的配重，通过前后两次的双面动平衡调节，在实现高速主轴G0.4的平衡等级的同时，可确保高速主轴外观的美观性。

附图说明

图1为实施例中组装得到高速主轴的结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图；

图4为图1中C处放大图；

图5为图1中D处放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例的高速主轴四面动平衡实现方法，具体应用的高速主轴包括心轴1、转子2、转子套筒3、主轴套筒45、前轴承41、前轴承座42、后轴承43、后轴承座44、后防护组件5和打刀缸组件6，转子套筒3的一端设置有转子套筒法兰31，该高速主轴四面动平衡实现方法包括以下步骤：

1)在转子套筒法兰31的外周向上钻孔，形成均布的若干第一预钻孔32，并在转子套筒3的另一端加工出第一外螺纹33，在心轴1的前端加工出第二外螺纹11，在心轴1的后端加工出第三外螺纹12；将转子套筒3套在心轴1上，将转子2套在转子套筒3上，并使转子套筒法兰31贴靠于转子2的后端面，令转子套筒3分别与心轴1和转子2过盈配合连为一体；

2)准备一个平衡螺母7，在该平衡螺母7上钻孔加工出若干第一螺钉孔(图中未示出)和若干第二预钻孔71，若干第一螺钉孔和若干第二预钻孔71分别均匀分布于平衡螺母7的外周向；然后，在第一外螺纹33处安装平衡螺母7，令平衡螺母7与转子套筒3螺纹连接并贴靠于转子2的前端面，再在若干第一螺钉孔内装入用于平衡螺母7防松的第一紧定螺钉(图中未示出)并拧紧，心轴1、转子套筒3和转子2即构成转动体；

3)将转动体置于德国SCHENCK公司生产HM3BU型卧式平衡机上(图中未示出)，通过卧式平衡机初步测试转动体的动平衡，确定不平衡质量的方位及大小，并根据测试结果对转动体进行初步动平衡调节，即粗调，粗调的具体操作为：用钻头在若干第一预钻孔32和/或若干第二预钻孔71处钻孔，截去转子套筒法兰31和/或平衡螺母7上的多余材料，去除不平衡质量，直至转动体的平衡等级达到G1.0；

4)准备一个前平衡环8、一个第一锁紧螺母13和四列前轴承41，在前平衡环8的前端绕其中心轴钻孔，形成均布的若干第二螺钉孔81；将四列前轴承41分为两组，前后安装在前轴承座42内，且在两组前轴承41之间安装第一隔套46；将前轴承座42连同四列前轴承41和第一隔套46一起安装在心轴1的前部；在第二外螺纹11处安装第一锁紧螺母13；在前轴承座42的前端通过螺钉安装前挡环47，且前挡环47安装在第一锁紧螺母13的外侧，通过第一锁紧螺母13和前挡环47压紧靠近心轴1前端的那组前轴承41；在心轴1的前端安装前平衡环8，通过螺钉将前平衡环8与第一锁紧螺母13固定连接；在前挡环47的前侧安装前端盖48；

准备一个第二锁紧螺母9；将后轴承43安装在后轴承座44内，且在后轴承43的前后侧分别安装第二隔套431和第三隔套432，将后轴承座44连同后轴承43、第二隔套431和第三隔套432一起安装在心轴1的后部；在前轴承座42与后轴承座44之间安装主轴套筒45；在第三隔套432的后侧安装齿圈14；在第三外螺纹12处安装第二锁紧螺母9；在后轴承座44的后侧安装后防护组件5，并使后防护组件5位于第二隔套431、齿圈14和第二锁紧螺母9的外侧；

准备一个后平衡环10，后平衡环10的前端设置有后平衡环法兰101，在后平衡环法兰101的外周向上钻孔，形成均布的若干第三螺钉孔102；将后平衡环10通过轴孔配合与心轴1的后端定心，并通过螺钉与心轴1固定连接；在后平衡环10的后侧安装后挡环15和打刀缸组件6，组装得到高速主轴，其结构示意图见图1；

5)将初步组装完成的高速主轴置于台湾动势实业股份有限公司生产的DB062型在线动平衡仪(图中未示出)上，通过在线动平衡仪测试该高速主轴的动平衡，确定不平衡质量的方位及大小，并根据测试结果对高速主轴进行二次动平衡调节，即精调，精调的具体操作为：在若干第二螺钉孔81和/或若干第三螺钉孔102处装入用于增加配重的第二紧定螺钉(图中未示出)并拧紧，直至高速主轴的平衡等级达到G0.4。

Claims (2)

1.一种高速主轴四面动平衡实现方法，该高速主轴包括心轴、转子、转子套筒、主轴套筒、前轴承、前轴承座、后轴承、后轴承座、后防护组件和打刀缸组件，所述的转子套筒的一端设置有转子套筒法兰，其特征在于，其四面动平衡实现方法包括以下步骤：

1)在所述的转子套筒法兰的外周向上钻孔，形成均布的若干第一预钻孔，并在所述的转子套筒的另一端加工出第一外螺纹，在所述的心轴的前端加工出第二外螺纹，在所述的心轴的后端加工出第三外螺纹；将所述的转子套筒套在所述的心轴上，将所述的转子套在所述的转子套筒上，并使所述的转子套筒法兰贴靠于所述的转子的后端面，令转子套筒分别与心轴和转子过盈配合连为一体；

2)准备一个平衡螺母，在该平衡螺母上钻孔加工出若干第一螺钉孔和若干第二预钻孔，所述的若干第一螺钉孔和所述的若干第二预钻孔分别均匀分布于所述的平衡螺母的外周向；然后，在所述的第一外螺纹处安装所述的平衡螺母，令平衡螺母与转子套筒螺纹连接并贴靠于所述的转子的前端面，再在所述的若干第一螺钉孔内装入用于平衡螺母防松的第一紧定螺钉并拧紧，心轴、转子套筒和转子即构成转动体；

3)将转动体置于卧式平衡机上，通过卧式平衡机初步测试转动体的动平衡，确定不平衡质量的方位及大小，并根据测试结果对转动体进行初步动平衡调节，即粗调，粗调的具体操作为：用钻头在所述的若干第一预钻孔和/或所述的若干第二预钻孔处钻孔，截去转子套筒法兰和/或平衡螺母上的多余材料，去除不平衡质量，直至转动体的平衡等级达到G1.0；

4)准备一个前平衡环、一个第一锁紧螺母和四列所述的前轴承，在所述的前平衡环的前端绕其中心轴钻孔，形成均布的若干第二螺钉孔；将四列前轴承分为两组，前后安装在所述的前轴承座内，且在两组前轴承之间安装第一隔套；将前轴承座连同四列前轴承和第一隔套一起安装在所述的心轴的前部；在所述的第二外螺纹处安装所述的第一锁紧螺母；在所述的前轴承座的前端通过螺钉安装前挡环，且所述的前挡环安装在所述的第一锁紧螺母的外侧，通过第一锁紧螺母和前挡环压紧靠近心轴前端的那组前轴承；在心轴的前端安装所述的前平衡环，通过螺钉将所述的前平衡环与所述的第一锁紧螺母固定连接；在所述的前挡环的前侧安装前端盖；

准备一个第二锁紧螺母；将所述的后轴承安装在所述的后轴承座内，且在后轴承的前后侧分别安装第二隔套和第三隔套，将后轴承座连同后轴承、第二隔套和第三隔套一起安装在所述的心轴的后部；在所述的前轴承座与所述的后轴承座之间安装所述的主轴套筒；在所述的第三隔套的后侧安装齿圈；在所述的第三外螺纹处安装所述的第二锁紧螺母；在所述的后轴承座的后侧安装所述的后防护组件，并使所述的后防护组件位于所述的第二隔套、齿圈和第二锁紧螺母的外侧；

准备一个后平衡环，所述的后平衡环的前端设置有后平衡环法兰，在所述的后平衡环法兰的外周向上钻孔，形成均布的若干第三螺钉孔；将所述的后平衡环通过轴孔配合与所述的心轴的后端定心，并通过螺钉与所述的心轴固定连接，且使所述的后平衡环法兰外露；在所述的后平衡环的后侧安装后挡环和所述的打刀缸组件，组装得到高速主轴；

5)将初步组装完成的高速主轴置于在线动平衡仪上，通过在线动平衡仪测试该高速主轴的动平衡，确定不平衡质量的方位及大小，并根据测试结果对高速主轴进行二次动平衡调节，即精调，精调的具体操作为：在所述的若干第二螺钉孔和/或若干第三螺钉孔处装入用于增加配重的第二紧定螺钉并拧紧，直至高速主轴的平衡等级达到G0.4。

2.根据权利要求1所述的一种高速主轴四面动平衡实现方法，其特征在于，所述的卧式平衡机为德国SCHENCK公司生产的型号为HM3BU的产品，所述的在线动平衡仪为台湾动势实业股份有限公司生产的型号为DB062的产品。