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技术方案

本发明专利技术涉及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。包括工作台动平衡在线检测：在机床相应的位置安装不同类型的传感器进行数据监测，并根据检测的数据求出不平衡量，最后根据求出的不平衡量对工作台系统进行配重平衡。加工零件偏重的检测：通过检测油腔压力、检测油膜厚度并根据检测的数据计算出偏重工件的偏心角和偏重质量。加工零件偏重的补偿：通过得到的偏心角角度数据控制角度编码器转动偏心角角度，使偏重工件到达系统零点位置。然后再通过角度编码器转动180

【技术实现步骤摘要】
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


[0001]本专利技术涉及一种检测及补偿方法和系统，尤其是涉及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。

技术介绍

[0002]静压工作台是立式车床核心部件之一，车削加工时承载工件旋转，其稳定性和平衡性决定了立式车床的加工精度和加工效率。质量均匀分布的工件，其重心正好在旋转轴的中心，在旋转时不会产生离心力。偏重的大型工件，将导致静压工作台的倾斜，导致工作台导轨研伤。静压工作台不平衡的存在会使工作台在工作中引入振动力和振动，引起机床噪声、轴承振动、发热和磨损等，动不平衡引起的振动会对机床的加工精度和使用寿命等产生显著的影响。偏心载荷旋转产生的离心力会引起工作台振动，对主轴造成损害，影响工件的加工精度。因此，立式车床需要一种可以测量工件偏重程度，指导操作者完成偏重补偿的系统和方法从而使转台的转动轴心线和惯性轴心线重合，消除不平衡力。
[0003]数控立式车床加工时，超高超重或偏心零件易引起工作台的偏载，随着工作台转速的提高，偏载情况加剧。偏载过大，将会使工作台偏载方向静压油腔的油膜厚度过小，甚至引起导轨研伤。如何对工作台动平衡进行有效、可靠的在线监测，消除工作台研伤的风险，十分重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0005]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，包括
[0006]工作台动平衡在线检测：在机床相应的位置安装不同类型的传感器进行数据监测，并根据检测的数据求出不平衡量，最后根据求出的不平衡量对工作台系统进行配重平衡，消除工件的不平衡量，实现工作台加工零件中的动平衡。
[0007]加工零件偏重的检测：油腔进油在工作台面上形成一层静压油膜，工作台转动一周。通过在机床设置的压力传感器检测油腔压力、位移传感器检测油膜厚度并根据检测的数据计算出偏重工件的偏心角和偏重质量。
[0008]加工零件偏重的补偿：通过得到的偏心角角度数据控制角度编码器转动偏心角角度，使偏重工件到达系统零点位置。然后再通过角度编码器转动180
°
到达配重补偿位置，对偏载进行了测量，通过计算偏重质量，增加配重块，完成偏重补偿。
[0009]在上述的检测及补偿方法，工作台动平衡在线检测时，具体包括
[0010]在机床相应的位置安装不同类型的传感器用于数据监测，并在工作台面上加载一个已知重量的偏载量，利用离心力公式求出偏载力F
t
，
[0011]分别采集工作台在高低两个转速下的工作台中心回转面位移数据，将相位对齐的高转速的位移数据减去低转速的位移数据得到工作台在不同旋转速度下的中心面位移差
异曲线，利用正弦函数拟合数据并求出幅值dmax和影响系数C；
[0012]在相同转速条件下分别测量工作台在均在工况和偏载工况下的工作台中心孔表面位移曲线，将相位对齐的均载工况的位移数据减去偏载工况的位移数据，得到工作台在不同旋转速度下的中心面位移差异曲线，拟合数据，得到最大位移振幅的值dmax相位α；由此得到偏载引起的离心力为F
t
＝d
max
/C，再通过公式计算出不平衡量U。
[0013]在上述的检测及补偿方法，在不同转速下均可使用该方法测得离心力作用下的偏心值，并以此为依据计算出偏心质量的大小和相位，具体是：
[0014]测出均载工况下的工作台中心孔表面位移曲线；
[0015]测出相同转速n的偏载工况下的工作台中心孔表面位移曲线，转速n单位：r/min；
[0016]两次量测时的工作台中心孔表面位移曲线相减，得到偏载引起的工作台中心孔表面位移曲线；
[0017]对得到的位移曲线进行拟合，得到最大位移振幅的值dmax(单位μm)和相位α，单位是
°
，dmax的单位μm；
[0018]偏载引起的离心力为F
t
＝d
max
/C(单位：kN)；
[0019]计算不平衡量U，该不平衡量的相位为α，U的单位：kg.m。
[0020][0021]在上述的检测及补偿方法，加工零件偏重的检测针对只在分油器输出的其中一路油路通向的油腔内安装有压力传感器，具体是：
[0022]油腔的压力表示为p1，液压装置开始工作，油腔进油在工作台面上形成一层静压油膜。
[0023]控制驱动装置带动工作台转动一周，转动过程通过角度编码器等分为十二份，每隔三十度停止。
[0024]通过压力传感器检测此时油腔压力、位移传感器检测油膜厚度，同时将传感器检测到的信号传送给计算机。当转动过程中位移传感器检测出转动至某等分区域内油膜厚度数据发生变化时，由计算机将此时偏重区域偏心角角度信息发送至处理器，处理器控制角度编码器转动偏心角角度，使偏重工件到达系统零点位置。
[0025]通过角度编码器转动180
°
到达配重补偿位置。此时将偏重质量和偏重位置显示在操作界面上，进行人工配重。计算出偏重工件的偏心角和偏重质量。
[0026]在上述的检测及补偿方法，加工零件偏重的检测针对在静压导轨2均布的12个油腔上均安装压力传感器，具体是：
[0027]分别检测12个油腔内油压，表示为p1
‑
p12。同时将压力传感器检测到的信号传送给计算机，通过处理器对压力传感器信号转换，转换为静压导轨油膜的压力和承受的负载。
[0028]通过计算得到每个静压导轨所承受的载荷，利用载荷建立力学方式求解出工作台系统偏心的重量，得到不平衡量。
[0029]由计算机将此时偏重区域偏心角角度信息发送至处理器，处理器控制角度编码器转动偏心角角度，使偏重工件到达系统零点位置。然后再通过角度编码器转动180
°
到达配重补偿位置。通过得到的不平衡量得到偏心质量、偏心的角度。
[0030]在上述的检测及补偿方法，将工作台带动工件转动等分角度，检测每等分区域内
对应的油腔油膜厚度
[0031]由于油膜厚度μ—油腔节流边系数q
i
—油腔i的流量
[0032]油腔节流边系数
[0033]当油膜厚度δ
i
出现变化时，即工作台加工零件出现偏载时，此时压力传感器检测油腔压力，通过处理器对压力传感器信号转换，即计算得到工作台系统偏心的重量。
[0034]在上述的检测及补偿方法，依据工作台z向受力平衡
[0035]F
工作台
—工作台的重力F
工作台
—工件的重力
[0036]p
i
—油腔i的压力A
i
—单个油腔的有效承载面积
[0037]由于
[0038]直接通过计算机读取不同油腔对应压力传感器检测到的信号，通过处理器对压力传感器信号转换，计算得到工作台系统偏心的重量。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，包括工作台动平衡在线检测：在机床相应的位置安装不同类型的传感器进行数据监测，并根据检测的数据求出不平衡量，最后根据求出的不平衡量对工作台系统进行配重平衡，消除工件的不平衡量，实现工作台加工零件中的动平衡；加工零件偏重的检测：油腔进油在工作台面上形成一层静压油膜，工作台转动一周；通过在机床设置的压力传感器检测油腔压力、位移传感器检测油膜厚度并根据检测的数据计算出偏重工件的偏心角和偏重质量；加工零件偏重的补偿：通过得到的偏心角角度数据控制角度编码器转动偏心角角度，使偏重工件到达系统零点位置；然后再通过角度编码器转动180
°
到达配重补偿位置，对偏载进行了测量，通过计算偏重质量，增加配重块，完成偏重补偿。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于，工作台动平衡在线检测时，具体包括在机床相应的位置安装不同类型的传感器用于数据监测，并在工作台面上加载一个已知重量的偏载量，利用离心力公式求出偏载力F
t
，分别采集工作台在高低两个转速下的工作台中心回转面位移数据，将相位对齐的高转速的位移数据减去低转速的位移数据得到工作台在不同旋转速度下的中心面位移差异曲线，利用正弦函数拟合数据并求出幅值dmax和影响系数C；在相同转速条件下分别测量工作台在均在工况和偏载工况下的工作台中心孔表面位移曲线，将相位对齐的均载工况的位移数据减去偏载工况的位移数据，得到工作台在不同旋转速度下的中心面位移差异曲线，拟合数据，得到最大位移振幅的值dmax相位α；由此得到偏载引起的离心力为F
t
＝d
max
/C，再通过公式计算出不平衡量U。3.根据权利要求2所述的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，其特征在于，在不同转速下均可使用该方法测得离心力作用下的偏心值，并以此为依据计算出偏心质量的大小和相位，具体是：测出均载工况下的工作台中心孔表面位移曲线；测出相同转速n的偏载工况下的工作台中心孔表面位移曲线，转速n单位：r/min；两次量测时的工作台中心孔表面位移曲线相减，得到偏载引起的工作台中心孔表面位移曲线；对得到的位移曲线进行拟合，得到最大位移振幅的值dmax(单位μm)和相位α，单位是
°
，dmax的单位μm；偏载引起的离心力为F
t
＝d
max
/C(单位：kN)；计算不平衡量U，该不平衡量的相位为α，U的单位：kg.m；4.根据权利要求3所述的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，其特征在于，加工零件偏重的检测针对只在分油器输出的其中一路油路通向的油腔内安装有压力传感器，具体是：油腔的压力表示为p1，液压装置开始工作，油腔进油在工作台面上形成一层静压油膜；
控制驱动装置带动工作台转动一周，转动过程通过角度编码器等分为十二份，每隔三十度停止；通过压力传感器检测此时油腔压力、位移传感器检测油膜厚度，同时将传感器检测到的信号传送给计算机；当转动过程中位移传感器检测出转动至某等分区域内油膜厚度数据发生变化时，由计算机将此时偏重区域偏心角角度信息发送至处理器，处理器控制角度编码器转动偏心角角度，使偏重工件到达系统零点位置；通过角度编码器转动180
°
到达配重补偿位置；此时将偏重质量和偏重位置显示在操作界面上，进行人工配重；计算出偏重工件的偏心角和偏重质量。5.根据权利要求4所述的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，其特征在于，加工零件偏重的检测针对在静压导轨2均布的12个油腔上均安装压力传感器，具体是：分别检测12个油腔内油...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昳，薛敬宇，赵明，张道德，易文，洪彰勇，薛欢，刘宇翔，
申请(专利权)人：武汉重型机床集团有限公司，
类型：发明
国别省市：