RU2539805C1 - Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке - Google Patents

Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке Download PDF

Info

Publication number
RU2539805C1
RU2539805C1 RU2013137281/28A RU2013137281A RU2539805C1 RU 2539805 C1 RU2539805 C1 RU 2539805C1 RU 2013137281/28 A RU2013137281/28 A RU 2013137281/28A RU 2013137281 A RU2013137281 A RU 2013137281A RU 2539805 C1 RU2539805 C1 RU 2539805C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
faceplate
workpiece
machine
angular position
pressure sensors
Prior art date
Application number
RU2013137281/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013137281A (ru
Inventor
Борис Николаевич Лохвицкий
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2013137281/28A priority Critical patent/RU2539805C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2539805C1 publication Critical patent/RU2539805C1/ru
Publication of RU2013137281A publication Critical patent/RU2013137281A/ru

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Balance (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области измерений, а именно к процессу определения статического дисбаланса заготовок, и может быть использовано для балансировки заготовок. Способ заключается в следующем. Планшайба станка (поворотный стол станка) с установленной на ней заготовкой устанавливается в заданное угловое положение, контролируемое угловым датчиком положения планшайбы. Гидростатические карманы торцевой опоры планшайбы снабжены датчиками давления рабочей жидкости, по количеству, равному или кратному количеству торцевых гидростатических карманов, но не менее трех. Сигналы с датчика углового положения планшайбы и с датчиков давления вводятся через контроллер в устройство числового программного управления (УЧПУ) станка, а затем на основе полученных от датчиков углового положения и датчиков давления данных, а также постоянных параметров станка, таких как масса планшайбы, количество и размеры гидростатических карманов, расчетным путем определяются положение центра масс планшайбы и заготовки, масса заготовки, величина и направление вектора дисбаланса, место установки и необходимая масса балансировочных грузов. Технический результат заключается в повышении точности определения дисбаланса заготовок и его устранения непосредственно на станке. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области измерений, а именно к процессу определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке, и может быть использовано в машиностроении для балансировки заготовок.
Из существующего уровня техники известны способы балансировки различных изделий, описанных, например, в источниках:
- патент RU 2311624 C2, опубл. 20.05.2007;
- патент RU 2460052 C1, опубл. 27.08.2012, бюл. №24;
- авторское свидетельство СССР №1334902, G01M 1/12, опубл. 30.06.88 г., бюл. №24;
- патент RU 2163008 C2, опубл. 10.02.2001;
- патент US 2138790, опубл. 27.09.1999;
- патент RU 2025680, опубл. 30.12.1994.
Общим недостатком предлагаемых технических решений является необходимость определять дисбаланс и производить балансировку на специальном балансировочном стенде.
Для крупногабаритных деталей использование балансировочного стенда требует существенных дополнительных производственных площадей и материальных затрат.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины (авторское свидетельство СССР №1150391, патент №2456566, RU 2456566, дата публикации патента 20.07.2012). Недостатком данного способа является невозможность балансировки обрабатываемой заготовки непосредственно на металлорежущем станке.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является возможность определения и компенсации величины статического дисбаланса заготовки, закрепленной непосредственно на вращающемся рабочем органе металлорежущего станка с вертикальной осью вращения, например на токарно-карусельном станке, с целью компенсации дисбаланса.
Известно, что на токарно-карусельных станках производится обработка преимущественно деталей с большим диаметральным размером и относительно небольшой высотой. Можно допустить, что дисбаланс сосредоточен в одной плоскости. Для устранения дисбаланса таких деталей достаточно произвести статическую балансировку.
Данная задача решается предлагаемым способом за счет того, что планшайба станка с установленной на ней заготовкой устанавливается в заданное угловое положение, контролируемое угловым датчиком положения планшайбы. Гидростатические карманы торцевой опоры планшайбы снабжены датчиками давления рабочей жидкости, по количеству, равному или кратному количеству торцевых гидростатических карманов, но не менее трех. Сигналы с датчика углового положения планшайбы и с датчиков давления вводятся через контроллер в устройство числового программного управления (УЧПУ) станка, а затем на основе полученных от датчиков углового положения и датчиков давления данных, а также постоянных параметров станка, таких как масса планшайбы, количество и размеры гидростатических карманов, расчетным путем определяются положение центра масс планшайбы и заготовки, масса заготовки, величина и направление вектора дисбаланса, место установки и необходимая масса балансировочных грузов.
В предлагаемом способе систему измерений образуют датчики давления и датчик углового положения планшайбы, подключенные к контроллеру, соединенному с УЧПУ станка, а управление процессом измерения и обработка результатов производятся подпрограммой, заложенной в УЧПУ станка.
Техническим результатом использования предлагаемого способа определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке является возможность компенсации выявленного дисбаланса за счет закрепления на планшайбе дополнительного груза либо смещением заготовки в необходимом для компенсации дисбаланса направлении. Рассчитанная приведенным способом величина дисбаланса позволяет однозначно определить величину и радиус расположения корректирующей массы груза или величину и направление смещения заготовки. Результатом компенсации дисбаланса является существенное уменьшение динамических нагрузок на опоры планшайбы и, как следствие, возможность увеличения частоты вращения планшайбы с заготовкой, увеличение точности вращения заготовки и увеличение долговечности станка в целом.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фигуре 1 показано расположение гидростатических карманов основания станка и расположение осей системы координат XY:
- поз.1 - один из гидростатических карманов;
- поз.2 - обозначение номера гидростатического кармана;
- поз.3 - углы αi между осью X и центрами гидростатических карманами;
- поз.4 - ось вращения планшайбы;
- оси X и Y - система координат неподвижного основания;
- R - средний радиус расположения гидростатических карманов.
На фигуре 2 показано расположение осей системы координат планшайбы X′Y′ и центра масс планшайбы с заготовкой:
- поз.5 - угол β между положительными направлениями осей координат X и X′;
- поз.6 - планшайба;
- поз.7 - центр масс планшайбы с заготовкой;
- X и Y - координаты центра масс в системе координат XY;
- X′ и Y′ - координаты центра масс в системе координат X′Y′;
- ρ - радиус-вектор центра масс;
- α′ - угол радиус-вектора центра масс в системе координат X′Y′.
Способ определения статического дисбаланса планшайбы с заготовкой станка, поз.6, заключается в следующем: для расчета величины и положения дисбаланса используется величина давления в гидростатических карманах опоры планшайбы pi, Па, и угловое положение гидростатических карманов αi, град. В осевой гидростатической опоре планшайбы имеется несколько гидростатических торцевых карманов поз.1. Измерение рабочего давления масла производится в нескольких гидростатических карманах, равномерно расположенных по окружности, при помощи датчиков давления с электрическим выходным сигналом. Минимальное количество датчиков давления - 3 штуки, максимальное количество равно количеству гидростатических карманов. Чем больше датчиков, тем точнее измерение.
Для проведения расчета дисбаланса необходимы следующие исходные данные:
1. Общее количество гидростатических карманов n.
2. Количество контролируемых гидростатических карманов k. При этом n/k обязательно целое число.
3. Давление масла в каждом из контролируемых карманов с закрепленной заготовкой, pi, Па.
4. Угол αi, град., между положительным направлением оси X, принятым за начало отсчета углов, и соответствующим центром i-го кармана. Система координат XY связана с гидростатическими карманами, расположенными на основании станка. Отсчет угла ведется против часовой стрелки для контролируемых карманов.
5. Средний радиус расположения гидростатических карманов R, м.
6. Эффективная площадь одного кармана Sэкв, м2.
Сначала производится расчет промежуточных величин
Координаты X и Y центра тяжести планшайбы с установленной на ней заготовкой для случая, когда k=n, м:
Figure 00000001
Figure 00000002
Координаты X и Y центра тяжести планшайбы с установленной на ней заготовкой для случая, когда k=n/2, м:
Figure 00000003
Figure 00000004
где r=1, 2, 3…k.
Вес планшайбы с заготовкой Q (она же суммарная реакция гидростатической опоры), H:
Figure 00000005
Масса планшайбы с заготовкой m, кг:
Figure 00000006
где g=9,807 м/с2 - ускорение свободного падения.
Результатами расчета являются:
1. Расстояние от оси вращения до центра тяжести заготовки ρцт, м:
Figure 00000007
2. Угол между осью X и радиус-вектором дисбаланса αцт, град:
Figure 00000008
Figure 00000009
3. Величина статического дисбаланса заготовки Dст, кг·м:
Figure 00000010
Для повышения точности определения дисбаланса и исключения случайных факторов производится несколько замеров давлений в карманах при различных угловых положениях планшайбы, анализируются результаты замеров на допускаемую величину отклонения, и эти замеры усредняются. При этом для координат центра тяжести планшайбы и направления радиус-вектора дисбаланса αцт необходимо использовать систему координат X′Y′, связанную с планшайбой, и угол βi между положительным направлением оси X и положительным направлением оси X′. Начало координат совпадает с осью вращения планшайбы, отсчет угла ведется против часовой стрелки.
Переход от системы координат XY к системе координат X′Y′ производится по формулам:
- угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса ρ′, град:
Figure 00000011
- координаты центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′:
Figure 00000012
Figure 00000013
В качестве примера приведен расчет дисбаланса, выполненный в программе Microsoft Excel:
Пример расчета статического дисбаланса заготовки
Исходные данные
Наименование параметра Обоначение Значение параметра
Общее количество гидростатических карманов n 12
Количество датчиков измерения давления nизм 6
Номера карманов с датчиками измерения давления (карман №1, ближайший к положительному направлению оси X) ki 1 3 5 7 9 11
Угол между положительным направлением оси X и k-м карманом, град (против часовой стрелки от оси X) αi 15 75 135 195 255 315
Синус угла Sinαi 0.2588 0.9659 0.7071 -0.2588 -0.9659 -0.7071
Косинус угла Cosαi 0.9659 0.2588 -0.7071 -0.9659 -0.2588 0.7071
Номера карманов без датчиков измерения давления ni 2 4 6 8 10 12
Угол между положительным направлением оси X и n-м карманом, град αi 45 105 165 225 285 345
Синус угла Sinαi 0.7071 0.9659 0.2588 -0.7071 -0.9659 -0.2588
Косинус угла Cosαi 0.7071 -0.2588 -0.9659 -0.7071 0.2588 0.9659
Средний радиус расположения карманов, м R 1.195
Ускорение свободного падения, м/с2 g 9.807
Эффективная площадь одного кармана, м2 Sэкв 0.06918
Расчет
Количество замеров с поворотом планшайбы 3
Замер №1
Угол поворота планшайбы, град (против часовой стрелки от оси X) βi 30
Давление в карманах с датчиками давления, Па pi 3.60Е 3.45Е 3.45Е 3.30Е 3.45Е 3.45Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Расчетное давление в карманах без датчиков, Па pi 3.53Е 3.45Е 3.38Е 3.38Е 3.45Е 3.53Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Координата X центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Xцт 0.031
Координата Y центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Yцт 0.008
Расстояние от оси вращения до центра тяжести планшайбы с заготовкой, м ρ′цт 0.032
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Координата X′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м X′цт 0.031
Координата Y′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м Y′цт -0.008
Замер №2
Угол поворота планшайбы, град (против часовой стрелки от оси X) βi 150
Давление в карманах с датчиками давления, Па pi 3.45Е 3.45Е 3.55Е 3.45Е 3.45Е 3.25Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Расчетное давление в карманах без датчиков, Па pi 3.45Е 3.50Е 3.50Е 3.45Е 3.35Е 3.35Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Координата X центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Xцт -0.023
Координата Y центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Yцт 0.023
Расстояние от оси вращения до центра тяжести планшайбы с заготовкой, м ρ′цт 0.032
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Координата X′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м X′цт 0.031
Координата Y′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м Y′цт -0.008
Замер №3
Угол поворота планшайбы, град (против часовой стрелки от оси X) βi 270
Давление в карманах с датчиками давления, Па pi 3.45Е 3.32Е 3.45Е 3.45Е 3.57Е 3.45Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Расчетное давление в карманах без датчиков, Па pi 3.39Е 3.39Е 3.45Е 3.51Е 3.51Е 3.45Е
+05 +05 +05 +05 +05 +05
Координата X центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Xцт -0.007
Координата Y центра тяжести планшайбы с заготовкой, м Yцт -0.026
Расстояние от оси вращения до центра тяжести планшайбы с заготовкой, м ρ′цт 0.027
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Координата X′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м X′цт 0.026
Координата Y′ центра тяжести планшайбы с заготовкой в системе координат X′Y′, м Y′цт -0.007
Проверка (наибольший разброс давлений по карманам) % 1.39 0.00 0.00 2.11 0.00 0.00
Результат расчета
Суммарная сила, действующая на планшайбу от всех карманов, H Q 286405
Расчетная масса планшайбы с заготовкой, кг m 29204
Расстояние от оси вращения до центра тяжести заготовки, м ρ′цт 0.031
Угол между положительным направлением оси X′ и радиус-вектором дисбаланса, град (против часовой стрелки от оси X′) α′i -15.000
Величина статического дисбаланса заготовки, кг·м DCT 893.0

Claims (5)

1. Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке с вертикальной осью вращения, характеризующийся тем, что планшайба станка с установленной на ней заготовкой устанавливается в заданное угловое положение, контролируемое угловым датчиком положения планшайбы, гидростатические карманы торцевой опоры планшайбы снабжены датчиками давления рабочей жидкости, сигналы с датчика углового положения планшайбы и с датчиков давления вводятся через контроллер в устройство числового программного управления (УЧПУ) станка, а затем на основе полученных от датчиков углового положения и датчиков давления данных, а также постоянных параметров станка, таких как масса планшайбы, количество и размеры гидростатических карманов, расчетным путем определяются положение центра масс планшайбы и заготовки, масса заготовки, величина и направление вектора дисбаланса, место установки и необходимая масса балансировочных грузов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что систему измерений образуют датчики давления и датчик углового положения планшайбы, подключенные к контроллеру, соединенному с УЧПУ станка, а управление процессом измерения и обработка результатов производятся подпрограммой, заложенной в УЧПУ станка.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве измерительных датчиков используют датчики давления рабочей жидкости с цифровым выходным сигналом, подключенные к гидростатическим карманам планшайбы станка, по количеству, равному или кратному количеству торцевых гидростатических карманов, но не менее трех.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для точного позиционирования планшайбы с заготовкой относительно гидростатических карманов и для контроля углового положения планшайбы в процессе измерения используется датчик углового положения планшайбы, являющийся неотъемлемой частью металлорежущего станка с УЧПУ.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для увеличения точности определения дисбаланса и уменьшения влияния случайных факторов замеры производятся в нескольких угловых положениях планшайбы, затем результаты расчета для каждого углового положения анализируются и, если разброс этих результатов находится в пределах допускаемых отклонений, усредняются.
RU2013137281/28A 2013-08-08 2013-08-08 Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке RU2539805C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013137281/28A RU2539805C1 (ru) 2013-08-08 2013-08-08 Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013137281/28A RU2539805C1 (ru) 2013-08-08 2013-08-08 Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2539805C1 true RU2539805C1 (ru) 2015-01-27
RU2013137281A RU2013137281A (ru) 2015-02-20

Family

ID=53281943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013137281/28A RU2539805C1 (ru) 2013-08-08 2013-08-08 Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2539805C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115673783A (zh) * 2022-11-02 2023-02-03 武汉重型机床集团有限公司 一种用于立式车床静压工作台加工零件偏重的检测及补偿方法和系统
CN117288383A (zh) * 2023-11-23 2023-12-26 南通进宝机械制造有限公司 一种基于数据分析的机器静动平衡优化测试方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1145178A1 (ru) * 1983-01-11 1985-03-15 Краматорский Ордена Трудового Красного Знамени Завод Тяжелого Станкостроения Им.В.Я.Чубаря Шпиндельный гидростатический узел
SU1290117A1 (ru) * 1984-10-05 1987-02-15 Волжский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Абразивов И Шлифования Вертикальный балансировочный станок дл дисков с центральным отверстием
RU2025680C1 (ru) * 1991-03-12 1994-12-30 Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Техномаш" Способ статической балансировки изделий
RU2456566C1 (ru) * 2011-04-13 2012-07-20 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1145178A1 (ru) * 1983-01-11 1985-03-15 Краматорский Ордена Трудового Красного Знамени Завод Тяжелого Станкостроения Им.В.Я.Чубаря Шпиндельный гидростатический узел
SU1290117A1 (ru) * 1984-10-05 1987-02-15 Волжский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского Института Абразивов И Шлифования Вертикальный балансировочный станок дл дисков с центральным отверстием
RU2025680C1 (ru) * 1991-03-12 1994-12-30 Государственное предприятие "Научно-производственное объединение "Техномаш" Способ статической балансировки изделий
RU2456566C1 (ru) * 2011-04-13 2012-07-20 Общество с Ограниченной Ответственностью "Инженерное Бюро Воронежского Акционерного Самолетостроительного Общества" Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115673783A (zh) * 2022-11-02 2023-02-03 武汉重型机床集团有限公司 一种用于立式车床静压工作台加工零件偏重的检测及补偿方法和系统
CN115673783B (zh) * 2022-11-02 2023-09-12 武汉重型机床集团有限公司 一种静压工作台加工零件偏重的检测及补偿方法和系统
CN117288383A (zh) * 2023-11-23 2023-12-26 南通进宝机械制造有限公司 一种基于数据分析的机器静动平衡优化测试方法
CN117288383B (zh) * 2023-11-23 2024-05-10 南通进宝机械制造有限公司 一种基于数据分析的机器静动平衡优化测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013137281A (ru) 2015-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107014302B (zh) 一种火车车轮轮毂内孔直径激光测量传感器位置的标定方法
CN104990670B (zh) 一种主轴内置机械式在线动平衡系统的调整方法
CN105021352B (zh) 一种主轴内置机械式在线动平衡系统
CN103925881A (zh) 板坯连铸机扇形段支撑座的调整就位方法
CN103119411A (zh) 旋转体的不平衡修正方法以及不平衡修正量计算装置
RU2539805C1 (ru) Способ определения статического дисбаланса заготовок непосредственно на металлорежущем станке
CN107389268A (zh) 一种基于快速算法的多点现场动平衡方法
CN104977126B (zh) 一种主轴动不平衡检测计算方法及系统
CN109642845A (zh) 轮胎平衡测定装置、轮胎平衡测定装置的评价方法、轮胎平衡测定装置的校正方法、轮胎平衡测定装置的校正程序
EP2485866B1 (en) Workpiece holder of a machine tool with means for estimating the eccentricity of the workpiece
CN110926698B (zh) 动平衡校正方法及使用该方法的自动化设备
CN110646139B (zh) 根据弯曲度确定轴弹性的转子的不平衡度的方法
CN105478245B (zh) 基于主轴振动检测的双自由度精密离心机副轴动不平衡量辨识方法
CN107462186A (zh) 第四轴垂直度检具及第四轴法兰端面垂直度检测方法
CN202032254U (zh) 带测控装置的回转支承单元
RU2460052C1 (ru) Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины
KR101654740B1 (ko) 편심 보정이 가능한 공작 기계 회전 테이블 및 그 편심 보정 방법
CN103223626A (zh) 一种在线检测大齿轮齿向误差的方法
RU2530428C1 (ru) Способ балансировки рабочего колеса гидравлической турбины
CN206074113U (zh) 斗轮机配煤称量修正系统
RU2456566C1 (ru) Способ статической балансировки рабочего колеса гидравлической турбины
CN1435682A (zh) 三点称重式静平衡
CN206399403U (zh) 一种新型圆柱滚子外形尺寸测量机构
RU2332650C1 (ru) Способ определения статического момента тела
RU2539810C1 (ru) Способ вертикальной динамической балансировки изделия и устройство для его осуществления

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150809

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20170405

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190809