盘类工件-主轴系统不平衡耦合振动及在线去重机理研究

The unbalance of disc-type part is the important exciting factor of the rotary mechanism unbalance vibration. Based on the structural characteristics of disc-type part, the methods of unbalance online monitoring during machining and unbalance online mass removal after machining for disc-type workpieces are proposed. Aiming at the critical problems of the methods, the project intends to study the unbalance coupling vibration mechanism of disk-type workpieces-spindle system, the influence coefficients and the mathematical model of its inverse problems between the workpiece unbalanced exciting and the response of measuring points are established, and the separating method of the workpieces unbalance is proposed. The formation mechanism of the influence coefficient errors is studied, the high-precision measurement and calculation method of influence coefficient is proposed, and the online scheduling and temperature compensation mechanism of multi-speed influence coefficient is established. Aiming at the CNC Turn-milling machine tools and the machining of automobile brake disc, the mass removal method and its analytical mathematical model of workpieces unbalance is studied. The online mass removal method of workpieces unbalance is designed. The expected research results of the project have important significance on tapping the potential of CNC machine tools, improving balancing accuracy and efficiency of the disk-type part, and saving the cost of balancing.

盘类零件不平衡是回转机构不平衡振动的重要激励因素。项目基于盘类零件结构特点，提出一种盘类工件不平衡量加工中的在线监控及加工后的在线去重方法。围绕该方法的关键基础性问题，项目拟研究盘类工件-主轴系统不平衡耦合振动机理，建立工件不平衡激励与测点响应的影响系数及其反问题数学模型，提出工件不平衡量的分离方法。研究影响系数误差形成机理，提出高精度影响系数的测算方法，并建立多转速下影响系数的在线调度及其温度补偿机制。以车铣复合数控机床及汽车刹车盘的加工为例，研究工件不平衡的去重方式及其数学解析模型，设计工件不平衡的在线去重方法。项目预期研究成果在充分挖掘数控机床潜能、提高盘类零件动平衡精度和效率、节省动平衡成本等方面具有重要的意义。

盘类工件不平衡是回转机构不平衡振动的重要激励因素。项目基于盘类工件结构特点，提出一种盘类工件不平衡量加工中的在线监控及加工后的在线去重方法。围绕该方法的关键基础性问题，项目在以下几个方面开展了深入地研究：. 建立了盘类工件-主轴-轴承系统耦合的复杂转子系统动力学模型，采用Labview语言编制了系统仿真程序。通过仿真，分析了工件不平衡对主轴系统不平衡振动的影响，设计了盘类工件不平衡量的在线测算方法。.提出了一种谐波小波降噪与最小二乘法相结合的不平衡振动信号提取方法，通过仿真分析，说明了方法的应用原理及其优越性。. 研究了影响系数精度问题及其在线调度控制问题，提出了一种用于工件不平衡量逆向测算的影响系数自适应方法。通过实验，验证了该方法的优越性。.以汽车刹车盘为典型工件，以车铣复合机床主轴为原型，设计并制作了用于工件不平衡量逆向测算的实验系统。通过系统实验，研究了主轴系统动平衡不平衡问题、盘类工件-主轴耦合不平衡振动问题、盘类工件不平衡在线逆向测算及校正问题。. 建立了钻（扩）孔去重、内（外）圆弧铣削去重的解析模型，为盘类工件不平衡量的去重校正建模提供了基础方法。设计了薄盘工件加工中的不平衡状态监控、加工后不平衡量的在线测算、工件不平衡量在线校正的迭代去重控制等技术于一体的应用流程，进而为创新性地解决盘类工件的不平衡问题提供新的思路和技术支持。. 项目研究成果在充分挖掘数控机床潜能、提高盘类零件动平衡精度和效率、节省动平衡成本等方面具有重要的基础意义。