CN112539878B - 一种精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法，包括步骤：S1、进行预先动平衡，确定偏心零件动不平衡量及方向，测量偏心零件的跳动值并计算偏心零件的偏心值；S2、确定偏心零件圆柱截面去除材料的重量中心并计算去除材料的重量中心至偏心零件几何中心的距离，确定偏心零件圆柱截面去除材料的重量；S3、确定偏心零件圆柱截面去除材料后变化的动不平衡量；S4、确定预动平衡的动不平衡量‑去除材料后变化的动不平衡量≤零件许用动不平衡量；S5、根据步骤S1至S4，指导零件进行精确动平衡。本发明具有能够有效保证产品质量，提高加工效率，精确控制去除量实现工件高精度动平衡等优点。

Description

一种精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法
技术领域
本发明涉及机械加工方法，尤其涉及一种精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法。
背景技术
对于某些发动机高转速高精度齿轮、轴类零件及船用高速减速器齿轮轴，不平衡精度在G2.5～6.3级。由于这类产品轻质、几何尺寸公差严，功能和结构特殊，需在限定的位置采用减材料法实现许用动不平衡量要求。材料去除量少，去材料区需转接均匀，粗糙度达到Ra0.8μm，且不允许烧伤。
因零件材质不均匀、热处理变形、几何要素位置对基准偏移和几何结构不对称等因素，导致限定区域的去除材料量无法将零件修正至许用动不平衡量要求。
现阶段实现动平衡精度的工艺方法落后，往往是产品加工至最终状态后再进行动平衡，工艺未采取预防措施，导致工件在规定的位置和范围内去除材料后无法达到动不平衡量要求和加工精度要求，导致零件的废品率高，无法有效保证产品质量和加工效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能够有效保证产品质量，提高加工效率，精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法，包括以下步骤：
S1、进行预先动平衡，确定偏心零件动不平衡量及方向，测量偏心零件的跳动值并计算偏心零件的偏心值；
S2、确定偏心零件圆柱截面去除材料的重量中心并计算去除材料的重量中心至偏心零件几何中心的距离，确定偏心零件圆柱截面去除材料的重量；
S3、确定偏心零件圆柱截面去除材料后变化的动不平衡量；
S4、确定预动平衡的动不平衡量-去除材料后变化的动不平衡量≤零件许用动不平衡量；
S5、根据步骤S1至S4，指导零件进行精确动平衡。
作为上述技术方案的进一步改进：步骤S1中，采用偏摆仪测量偏心零件跳动值及方向，并根据跳动值确定偏心距E：
Figure BDA0002773649520000011
其中，e为零件跳动值。
作为上述技术方案的进一步改进：步骤S2中，去除材料的重量中心至偏心零件几何中心的距离Y：
Figure BDA0002773649520000021
Figure BDA0002773649520000022
其中，r1为零件未去除材料前圆柱截面的半径，r2为零件去除材料后圆柱截面的半径。
作为上述技术方案的进一步改进：步骤S2中，去除材料的重量M：
Figure BDA0002773649520000023
其中，H为去除材料圆柱截面的长度，G为零件材料密度。
作为上述技术方案的进一步改进：确定去除材料后变化的动不平衡量U：
Figure BDA0002773649520000024
作为上述技术方案的进一步改进：步骤S1中，对于非回转结构零件(例如存在铣扁、钻孔等影响零件动不平衡的零件)，根据预先动平衡的结果确定动不平衡的方向，回转结构零件均布加工面与预先动平衡的动不平衡量方向垂直，这样可以控制非回转机构避开动平衡材料去除区，避免影响动不平衡量。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法，通过预先进行动平衡，测量出偏心零件的偏心值、动不平衡量的大小和方向，通过精确计算确定偏心去除材料的动不平衡量，评估去除材料后的零件动不平衡量是否在许用动不平衡量范围内，指导零件精确动平衡的材料去除，实现工件高精度动平衡，有效保证产品质量，降低废品率，提高生产效率。
附图说明
图1是本发明涉及的偏心零件去材料实现高精度动平衡的原理示意图。
图2是待加工零件的结构示意图。
图中各标号表示：O1为零件原始几何中心，也是加工时零件回转中心；O2为偏心后零件几何中心；O3为去除材料的重量中心；A方向为预先动平衡测定的动不平衡方向；1、初始外圆；2、偏心加工后的外圆；3、偏心外圆；4、材料去除区。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1至图2示出了本发明精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法的一种实施例，图2中，锥齿轮动平衡许用动不平衡量不大于0.35g·mm，动平衡允许去除材料位置为右端
Figure BDA0002773649520000031
外圆和左端
Figure BDA0002773649520000032
内孔里端，共两处去除材料区。
精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法，包括以下步骤：：
预动平衡：确定零件动跳动值、动不平衡量及方向，经测量零件外圆跳动0.1mm，内孔跳动0.08mm，其偏心值分别为E外＝0.05mm，E内＝0.04mm，预先动不平衡量U外(实测)＝1.773g·mm，U内＝0.32g·mm，内孔动不平衡量≤0.35g·mm，可不去除材料；
确定去除材料的重量中心至偏心零件几何中心的距离：实测零件去除材料前外圆Φ51.17，控制去除材料至极限尺寸Φ51.1，计算得：Y外＝25.553mm；
确定去除材料变化的动不平衡量：零件材料密度：0.00677g/mm3，去除材料圆柱面的长度：15mm，计算得：U外＝1.632g·mm；
确定是否能满足许用动不平衡量：U外(实测)-U外＝0.14g·mm，满足许用动不平衡量；
根据计算结果进行精确动平衡。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种精确控制去除量实现工件高精度动平衡的方法，包括以下步骤：
S1、进行预先动平衡，确定偏心零件动不平衡量及方向，测量偏心零件的跳动值并计算偏心零件的偏心距，对于非回转结构零件，根据预先动平衡的结果确定动不平衡量的方向，回转结构零件均布加工面与预先动平衡的动不平衡量方向垂直；
S2、确定偏心零件圆柱截面去除材料的重量中心并计算去除材料的重量中心至偏心零件几何中心的距离，确定偏心零件圆柱截面去除材料的重量；
S3、确定偏心零件圆柱截面去除材料后变化的动不平衡量；
S4、确定预先动平衡的动不平衡量-去除材料后变化的动不平衡量≤零件许用动不平衡量；
S5、根据步骤S1至S4，指导偏心零件进行精确动平衡去除量的控制；
具体的，步骤S1中，采用偏摆仪测量偏心零件跳动值及方向，并根据跳动值确定偏心距E：
Figure FDA0004037453040000011
其中，e为零件跳动值；
步骤S2中，去除材料的重量中心至偏心零件几何中心的距离Y：
Figure FDA0004037453040000012
Figure FDA0004037453040000013
其中，r1为零件未去除材料前圆柱截面的半径，r2为零件去除材料后圆柱截面的半径；去除材料的重量M：
Figure FDA0004037453040000014
其中，H为去除材料圆柱截面的长度，G为零件材料密度；
去除材料后变化的动不平衡量U：
Figure FDA0004037453040000015
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