主动混合式砂轮-电主轴系统自动平衡装置研究综述

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精密磨床的砂轮自动平衡系统

１砂轮不平衡量的主要来源
砂轮的不平衡量主要来源于以下３方面：）砂轮的残余静不平衡．个１在人工做静平衡时，由于砂轮直径和自重较大，导致惯性较大，造成平衡的精度较差，以当静平衡后砂轮仍然保留一定的残余静不所
平衡量．）砂轮的偶不平衡．轮是轴向尺寸很短的转子，然其偶不平衡量不大，对于精密和高精２砂虽但度磨床来讲，也是不可忽视的．种偶不平衡不可能用静平衡法消除．）砂轮的附加不平衡．这３主要来自两个方面，一是在磨削过程中砂轮表面微粒及微孔对冷却液吸附的不均匀性造成砂轮的附加不平衡；其
此，砂轮平衡的问题一直是一项重要的研究课题．在１６对早９０年代，国推出了首台砂轮平衡装置，德
１７９６年美国研制出砂轮液体平衡装置，国内在１８９０年代初开展了相关工作．传统的砂轮平衡方法是静
磨削是精密和超精密加工的重要手段．在磨削过程中，砂轮不平衡，仅会引起机床的振动和噪若不
声，重制约磨削表面质量和精度的提高，会加速主轴及轴承的磨损，磨床精度降低，命缩短．严还使寿因
命，响了加工精度．影为此，内外有关专家一直在研究适用于砂轮工作环境的自动平衡系统．国

砂轮动平衡毕业设计

砂轮动平衡毕业设计砂轮动平衡毕业设计在工程领域中，砂轮是一种常见的工具。

它被广泛应用于金属加工、石材加工等行业，用于磨削、抛光等工艺。

然而，由于制造过程中的不完美或者长时间使用后的磨损，砂轮可能会出现不平衡现象。

这种不平衡不仅会影响砂轮的使用寿命，还可能导致机械设备的振动，甚至损坏设备。

因此，砂轮动平衡是一项非常重要的工程问题。

砂轮动平衡的目的是通过调整砂轮的重心，使其在高速旋转时能够保持平衡。

这样可以减少振动，提高砂轮的使用寿命，并保证加工过程的稳定性。

为了实现砂轮动平衡，工程师们通常会采用两种方法：静态平衡和动态平衡。

静态平衡是指在砂轮不旋转的情况下，通过调整砂轮的重心位置，使其能够保持平衡。

这种方法通常使用重锤或者调整砂轮安装位置的方式来实现。

静态平衡对于较小的砂轮来说效果较好，但对于大型砂轮来说，由于其质量较大，静态平衡的效果可能不够理想。

动态平衡是指在砂轮旋转的情况下，通过调整砂轮的重心位置，使其能够保持平衡。

这种方法通常使用专门的平衡设备来实现。

动态平衡可以更准确地调整砂轮的重心位置，提高平衡效果。

然而，动态平衡设备的价格较高，需要专门的操作技术，因此在实际应用中使用较少。

为了解决砂轮动平衡的问题，我在毕业设计中提出了一种新的方法。

该方法基于图像处理技术和机器学习算法，能够实时监测砂轮的平衡状态，并自动调整砂轮的重心位置，以实现动态平衡。

首先，我使用高分辨率摄像机对砂轮进行拍摄，并将图像传输到计算机中进行处理。

通过图像处理技术，我能够提取砂轮的轮廓，并计算出其重心位置。

然后，我使用机器学习算法对砂轮的平衡状态进行分类。

通过训练算法，我能够根据砂轮的形状和重心位置，准确地判断砂轮是否平衡。

一旦检测到砂轮不平衡，系统将自动调整砂轮的重心位置。

我设计了一个机械装置，通过电机和传动装置，可以实时调整砂轮的重心位置。

当系统检测到砂轮不平衡时，电机将根据预先设定的算法，自动调整装置的位置，使砂轮重新平衡。

轴承沟道磨床的砂轮自动平衡方法及系统的实现

维普资讯
２０年第４０６期
文章编号：０１２５２０）４— ０１０１０ —２６（０６００２ — ３
・计与研究・设
轴承沟道磨床的砂轮自动平衡方法及系统的实现术
张晓东，张江锋李济顺‘ ， Байду номын сангаас
为平台组建开发了虚拟仪器动平衡测试系统，用廉价的数据采集芯片制作数据采集卡，过广泛使用采通
的串口方式进行上下位机通讯，有价格低廉、于普及、用方便快捷等优点，虚拟仪器技术的普具易使为
及，到实用阶段提供了思路和方向达关键词：平衡；响系数；相环动影锁
中图分类号：Ｇ５０２５Ｔ８．３
文献标识码：Ａ
ＤｙｍｉｌｎｃｎｇＭｅｈｏｎｄＩｓｒｎａｃＢａａｉｔｄａｎｔｕｍｅｓｅｏｈｎｔＳｙｔｍｆｔｅＥｍｅｙＷｈｅｌｏｏｖｉｄｅｒｅｆＧｒｏｅＧｒｎｒ
Ｗｈｔｉｒ，ｉａｓｏｔｉｕｅｏｔｐｕｌｒｚｔｏｆｔｅｖｉｕｌｉｓｒｍｅｓｗｈｌｈｅｈｏｌｇｅｓｉｓａｓｍｏｅｔｌｏｃｎｒｂｔｓｔｈｅｐｏａｉａｉｎｏｈｒａｎｔｔｕｎｔｉｔｅｔｃｎｏｙｇｔｔｅ
ＺＨＡＮＧＸｉｏｄｎ，Ｚａ —ｏｇＨＡＮＧＪａｇｆｎ，Ｉｉｈｎｉｎ — ｇｄＪ— ｕｅｓ（．ｌｃｒｎｅｈｎｅｌＥｇｎｅｉｇＣｌｇ１Ｅｅｔｌｅａｉａｎｉｅｒｏｌｅ，ＨｅｎｎＵｎｖｒｉｆＳｉｎｅ＆ｅｈｏｏｙ，ＬｎａｇＨｅ’ ａｏｎｅ ’ ａｉｅｓｔｏｃｅｃｙｒｅｎｌｇｕｙｎｎｎ

砂轮在线自动平衡系统的研究现状及其发展趋势

依赖于操作者的操作技能。其二，法实时监无
测、调整砂轮的平衡状态。砂轮的平衡状态是动态的，在磨削过程中，由于砂轮损耗，砂轮自身的质量分布不断发生变化，致使砂轮的平衡状态不断发生变化。在精度要求和磨削速度不高的场合，可以忽略这种变化，但在高精度、高速磨削的
关键词：滚动轴承；磨削；砂轮；平衡装置；动态测量中图分类号：３．３Ｔ５０２６１３３；Ｇ８．３文献标识码：Ｂ文章编号：０３６（０６１ — ０６—０１０— ７２２０）１０１４０
１概述
随着产品精度和加工效率的不断提高，轴承加工中越来越多地采用高速磨削技术。高速磨削加工带来高效率的同时，也带来了如何消除高速旋转的砂轮所产生的振动等一系列问题。由于砂轮质量不均匀、安装误差、冷却液吸
低，只要使砂轮达到静平衡，就将其安装到砂轮
轴上。随着磨削加工技术水平的不断提高，静平衡方法已经难以满足要求，人们开始研究砂轮在线动平衡。一种简便的方法是：用动平衡仪对已经安装的砂轮进行动态检测，根据检测的结果调整砂轮平衡块的位置，直至达到平衡状态。由于
设备向精密化、数控化、信息化方向发展的今天，
迫切需要一种砂轮在线自动平衡装置，对磨削过程中砂轮的平衡状态进行实时监测和调整。
２国内外研究开发概况
对于砂轮在线自动平衡系统的研究开发可以追溯到２０世纪８年代，０经过近３０年的研究开
液腔，对二个蓄液腔以导管相连，附加一个相另

一种磨床主轴砂轮静平衡装置[实用新型专利]

专利名称：一种磨床主轴砂轮静平衡装置专利类型：实用新型专利
发明人：彭克立,杨超,李胜
申请号：CN201821832860.1
申请日：20181101
公开号：CN209223816U
公开日：
20190809
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了磨削机床技术领域的一种磨床主轴砂轮静平衡装置，包括砂轮主轴箱，所述砂轮主轴箱的内腔侧壁通过静压轴承转动安装有主轴，且主轴的左右两端分别贯穿于砂轮主轴箱的左右侧壁，所述主轴的圆周外壁右端固定安装有安装法兰，所述安装法兰的右侧壁开有平衡块槽，所述安装法兰的右端固定安装有用压盖，所述安装法兰的中心位置安装有锁紧螺母，该种磨床主轴砂轮静平衡装置，设计合理，整个主轴和皮带轮等动系统与砂轮一起做静平衡，比传统线下砂轮静平衡具有更高的平衡精度，砂轮需要做静平衡时不需要反复地拆装，只需要在线上就能操作，提高了工作效率，降低了劳动强度，安全可靠。

申请人：湖大海捷(湖南)工程技术研究有限公司
地址：410000 湖南省长沙高新开发区谷苑路186号湖南大学科技园工程孵化大楼东栋418室国籍：CN
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基于DSP的便携式砂轮主轴在线动平衡仪的开发与研究的开题报告

基于DSP的便携式砂轮主轴在线动平衡仪的开发与
研究的开题报告
一、研究背景
砂轮主轴是机床加工中的重要组成部分，其质量的好坏直接关系到机床加工的精度和效率。

然而，由于砂轮主轴要在高速转动时承受大的离心力和惯性力，会导致其产生振动和噪音，进而影响到整个加工质量和效率。

因此，砂轮主轴在线动平衡成为当前解决该问题的有效手段。

二、研究目的
本论文旨在开发一种基于DSP的便携式砂轮主轴在线动平衡仪，使其能够在机床加工过程中实现对砂轮主轴进行在线动平衡，提高机床加工的精度和效率。

三、研究内容
1. 研究在线动平衡技术，包括平衡原理、算法和实现方法。

2. 确定研究对象，进行砂轮主轴的结构分析，建立其数学模型。

3. 设计砂轮主轴在线动平衡仪的硬件和软件系统，选择适合的DSP 芯片和开发工具，编写程序实现在线动平衡功能。

4. 进行实验验证，测试砂轮主轴在线动平衡仪的平衡效果和实时性能，优化系统参数。

四、研究意义
开发一种基于DSP的便携式砂轮主轴在线动平衡仪，将能够在机床加工过程中快速、准确地对砂轮主轴进行在线动平衡，有效提高机床加工的精度和效率，具有实际应用价值和经济效益。

五、论文结构
第一章：绪论
第二章：砂轮主轴在线动平衡技术研究
第三章：砂轮主轴结构分析
第四章：基于DSP的砂轮主轴在线动平衡仪设计第五章：实验验证与结果分析
第六章：总结与展望
参考文献。

砂轮动平衡的原理.docx

砂轮动平衡的原理如果砂轮在工作期间，处于不平衡状态，震动将持续的传递到设备的机械部件，尤其是主轴，及轴承，在一段时间内可能使得这些机械部件的工作状况变坏，直到彻底损坏。

rspindle主轴轴承F0主轴摆动量推力成的磨头性能的降低，将不能保证加工件的质量，因此加工件的质量取决于砂轮平衡的程度。

由于主轴和轴承震动造实际不平衡量 virtualunbalancing m ■ r spindle oscillation &nplitudQ I I 44^ pulsing force FX=m*r f w 2*dnwt补偿配重 Gompensatfng weights这一问题成为砂轮平衡系统能够即经济又简单的解决方案。

这就清楚的说明，当高精度产品的质量需要得到保证时,必须将砂轮的不平衡量通过平衡系统限制在一定的范围内。

・通常砂轮平衡，是通过操作者手动方式，在砂轮法兰某适当的位置，设置配重块来实现的，显然这需要操作者的技能以及较长的时间来完成这一操作。

・砂轮可以通过安装在设备上的砂轮自动平衡装置，自动的而且是有效的完成砂轮平衡的工作。

它有着先进于手动方式的各种优点，例如：更精确的平衡，更短的平衡时间（仅需几秒钟），完全的自动平衡循环，对操作者没有技能要求，柔性的参数设置，在砂轮使用寿命期间恒定的震动控制。

砂轮平衡对设备工作状态影响的比较未平衡的砂轮■平衡过的砂轮Balanced grinding wheel Unbalanced grinding wheel。

高速磨削在线动平衡系统硬件设计

高速磨削在线动平衡系统硬件设计尹明泉;景敏卿;刘恒;樊红卫【摘要】For unbalance of grinding wheel-motor spindle in high -speed grinding, bardwares of online dynamic balancing system are designed. Monitoring and control unit is proposed, and preprocessing and filter circuit of vibration signals is designed. A auto balancer with electmmagnetic drive and electromagnetic lock is designed, and its thee-dimensional model is btilt in Pro/E. These researches lay an important foundation for online dynamic balancing system.%针对高速磨削加工过程中砂轮一电主轴系统的不平衡现象,设计了在线动平衡系统的主要硬件.研究了在线动平衡测控系统的设计原理和组成,对振动信号的调理和滤波电路进行了设计.研究了电磁力驱动与锁紧的平衡头结构,在Pro/E中建立了该平衡头的三维模型.研究工作为动平衡系统开发奠定了基础.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2011(000)006【总页数】4页(P156-159)【关键词】高速磨削;在线动平衡;砂轮一电主轴;测控系统;自动平衡头【作者】尹明泉;景敏卿;刘恒;樊红卫【作者单位】西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049;西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049;西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049;西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所,陕西西安,710049【正文语种】中文【中图分类】TG580.236现代高速数控机床普遍采用电主轴取代传统机械主轴，因此主轴转速可达上万转，甚至数十万转。

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ＦＮＨｏｇｗｉｌｎｑｎＡｎ — ｅ，ＪＮＧＭｉ— ｉｇ，ＬＵＨｅｇＩｎ
（ｎｔｕｅｏｅｈｔｎｃａｄＩｆｒａｏｙｔ，ｉｎＪｏｎｎｖｒｔ，ｘ，１０９ｈｎ）ＩｓｔｔｆｃａｏｉｓｎｏｍｔｎＳｓｍｓＸｈｉｔｇＵｉｓｙｉｎ７０４，ＣｉａｉＭｒｎｉｅａｏｅｉａ
随着高速加工（ｉｐｅｃｉｉｇＨｇＳｅｄＭａｈｎｎ，ＨＳ技术ｈＭ）的发展，速磨削已成为高效精密加工的主要方式之高
一
企业带来不小的经济损失。在线动平衡是不停机、不
打乱操作状态的全自动动平衡，自动化和智能化程度
中图分类号：Ｔ５０２６Ｇ８．３文献标识码：Ａ
ＲｅｉｗｏｔｙｎｉｃｉｅｈｙｒｄａｔｂａａｅｆｇｉｄｎｇｗｈｅｌａｄｍｏｏｐｉｄｌｖｅｆｒｓｕｄｉｇＯｌａｔｖｂｉｕｏ－ｌｎｃｒｏｒｎｉｅｎｔｒｓｎｅ
摘要：高速磨削过程中，砂轮一电主轴的不平衡影响工件精度和主轴寿命。因此，动平衡装置在高速精密加自
工场合应用广泛。主动混合式自动平衡头是当今应用最多的一类自动平衡装置，阐述了其动平衡原理，对其按结构特并
点进行了分类介绍。最后，自动平衡装置未来发展作了展望，出了平衡头的设计要求。对提关键词：砂轮一电主轴；主动动平衡；自动平衡装置
Ａｂｓｒｃ：Ｉｇ — ｐｅｒｎｉｇｐｏｅｓ，ｕｂａａｃｆｇｉｄｎｇｗｈｅｌａｔｒｓｉｄｅｈｓｉｔａｔｎｈｉｈｓｅｄｇｉｄｎｒｃｓｎｌｎｅｏｒｎｉｅｎｄｍｏｏｐｎｌａｍｐｏｔｎｎｌｅｃｓｒａｔｉｆｕｎｅｏｒｐｅｅｓｒａｅｐｅｉｉｎａｄｓｉｄｅｌｅ．Ｈｅｃｎｗｏｋｉｃｕｆｃｒｃｓｏｎｐｎｌｉｆｎｅ，ｏｌｎｕｏｂｌｎｃｒｒｄｌｐｌｅｎｈｉｈ－ｐｅｒｃｓｎｉｅａｔ — ａａｅｓａｅｗｉｅｙａｐｉｄｉｇｓｅｄｐｅｉｅｍａｈｎｎｇｅｕｐｎｓＳｆｒａｔｖｈｂｒｄｕｏｂｌｎｅｉａｍｏｔｏｃｉｉｑｉｍｅｔ．ｏａｃｉｅｙｉａｔ — ａａｃｒｓｓｃｍｍｏｋｎｏｄｎａｃｎｉｄｆｙｍｉｂａａｃｎｄｖｃｌｎｉｇｅｉｅ．Ｉｓｔｄｎａｃｂｌｎｉｇｐｉｃｐｌｓｐｒｓｎｅｅｅ，ｔｅｙｍｉａａｃｎｒｎｉｅｗａｅｅｔｄｈｒｈｎ，ｉｌｓｉｃｔｏｅｃｉｔｏｓｇｖｎｉｅｍｓｏａｈｂｌｎｃｒｔｃａｓｆａｉｎｄｓｒｐｉｎｗａｉｅｎｔｒｆｅｃａａｅｓｉｃｎｇｒｔｏｅｔｅ．Ｆｉｌｙ，ｔｎｅｃｅｏｕｏｂａａｅｕｕｅｄｖｌｐｍｅｔｗｅｅｄｓｒｂｅｏｆｕａｉｎｆａｕｒｉｎａｌｅｄｎｉｓｆｒａｔ－ｌｎｃｒｆｔｒｅｅｏｎｒｅｃｉｄ，ａｄａｔ — ａａｃｒｄｓｇｎｕｏｂｌｎｅｅｉｎｒｑｕｒｍｅｔｒｔｆｒｒｅｉｅｎｓｗｅｅｐｕｏｗａｄ．Ｋｅｒｙｗｏｄｓ：ｇｉｄｎｅｌａｄｍｏｏｐｉｄｌｒｎｉｇｗｈｅｎｔｒｓｎｅ；ａｔｖｙａｃｂａａｃｎｃｉｅｄｎｍｉｌｎｉｇ；ａｏｂｌｎｅｕｔ — ａａｃｒ
振第３１卷第５期
动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＩ主轴系统自动平衡装置研究综述
樊红卫，景敏卿，刘恒
７０４）１０９
（西安交通大学机械工程学院机械电子及信息系统研究所，西安
。
根据目前机床加工水平，速磨削电主轴最高转高
高，能显著改善转子系统动态运行质量，已成为现代故
转子动平衡技术的重点研究对象。在线动平衡系统包括振动信号测试、理模块和处
速可达数十万转。在如此高转速下，轮原始质量分砂布不均、轮磨损或破裂、却液对砂轮的冲击和不均砂冷匀浸入等都将引起砂轮一电主轴系统极大的惯性离心力，支承轴承产生巨大振动，使致使整个工艺系统动态特性恶化，重影响加工零件的表面精度和电主轴的严使用寿命。因此，须对砂轮一电主轴系统在加工过必