砂轮在线液体自动平衡系统及其平衡精度的研究
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摘要
机械振动的问题是工程技术中普遍关心的课题。在磨削加工中,砂轮不平衡量是引起砂轮主轴系统振动、降低磨削质量的主要原因。因此,在磨削工作中,保持砂轮时时处于平衡状态是提高和保证磨削质量的重要措施。
本文系统地研究了砂轮在线液体平衡装置以及微机自动平衡系统,重点论述了砂轮在线液体平衡的理论以及微机自动控制系统。
本文在砂轮手动平衡系统的基础上研制出了砂轮在线液体自动平衡系统,解决了砂轮在线自动平衡的技术难题。在控制原理方面,采用了逐腔比较法的控制算法,代替了传统的Hoffmann公司的相位诊断法。在平衡装置的结构方面,提出以径向注入式结构代替端面注入式结构,克服了目前端面注入式液体平衡装置体积大,各平衡腔体的平衡能力不一致的缺点。
本文还对砂轮平衡精度与加工工件表面粗糙度以及波纹度的影响作了深入地研究,对砂轮平衡精度与加工工件表面质量之间关系进行了理论与实验分析。
本文对砂轮液体自动平衡装置的平衡精度及不平衡量的测量从理论到实践都做了深入研究。通过实验证明:系统方便、精确的实现了砂轮在线实时平衡。本系统实用可靠、平衡能力大、平衡速度快、精度高,具有重要的应用前景。
The problem of the machine vibration is a lesson of widespread concern in the engineering. In the course of the grinding process, the unbalance of the grinding wheel is the main reason for the vibration of the axis and the low grinding quality. Therefore, in the working process of the grinding operation, keeping the grinding wheel balanced during its working process is an important method for improving and guaranteeing the grinding quality.A microcomputer controlled automatic balance system of grinding wheel on line was researched systematically. The theories, working principle and an automatic balance system controlled by microcomputer were expounded.Based on manual balance device of grinding wheel on line, a automatic balance device of grinding wheel was developed in this paper. A new balance algorithm about automatic balance device of grinding wheel on line was put forward in this paper, In the aspect of the device structure, the radial pouring device also overcomes the shortcomings of large volume of the current end-pouring device.Experimental results show that this system is functional and reliable. Beside, it is easy and convenient in adjusting and controlling, fast (about 1 minute) and accurate in balance, and large in balance capability as well.
本文系统地研究了砂轮在线液体平衡装置以及微机自动平衡系统,重点论述了砂轮在线液体平衡的理论以及微机自动控制系统。
本文在砂轮手动平衡系统的基础上研制出了砂轮在线液体自动平衡系统,解决了砂轮在线自动平衡的技术难题。在控制原理方面,采用了逐腔比较法的控制算法,代替了传统的Hoffmann公司的相位诊断法。在平衡装置的结构方面,提出以径向注入式结构代替端面注入式结构,克服了目前端面注入式液体平衡装置体积大,各平衡腔体的平衡能力不一致的缺点。
本文还对砂轮平衡精度与加工工件表面粗糙度以及波纹度的影响作了深入地研究,对砂轮平衡精度与加工工件表面质量之间关系进行了理论与实验分析。
本文对砂轮液体自动平衡装置的平衡精度及不平衡量的测量从理论到实践都做了深入研究。通过实验证明:系统方便、精确的实现了砂轮在线实时平衡。本系统实用可靠、平衡能力大、平衡速度快、精度高,具有重要的应用前景。
The problem of the machine vibration is a lesson of widespread concern in the engineering. In the course of the grinding process, the unbalance of the grinding wheel is the main reason for the vibration of the axis and the low grinding quality. Therefore, in the working process of the grinding operation, keeping the grinding wheel balanced during its working process is an important method for improving and guaranteeing the grinding quality.A microcomputer controlled automatic balance system of grinding wheel on line was researched systematically. The theories, working principle and an automatic balance system controlled by microcomputer were expounded.Based on manual balance device of grinding wheel on line, a automatic balance device of grinding wheel was developed in this paper. A new balance algorithm about automatic balance device of grinding wheel on line was put forward in this paper, In the aspect of the device structure, the radial pouring device also overcomes the shortcomings of large volume of the current end-pouring device.Experimental results show that this system is functional and reliable. Beside, it is easy and convenient in adjusting and controlling, fast (about 1 minute) and accurate in balance, and large in balance capability as well.
引文
1. Hoffmann: hydro-compenser (automatic, semi-automatic). Operation instruction grinding-wheel balancing equipment.
2.冯振茶译:砂轮的液-电平衡装置,Tolimg & production, Vol, 47 No, 9 1991
3.F. W. Talor: On The Art Of Cutting Metals. ASME, 1907
4.梁训暄:论振兴机床工业的战略方针,机床,1987年第1期
5.于骏一,吴博达:机械加工振动的诊断识别与控制,清华大学出版社,1994
6.李迎,徐鸿钧,张幼桢:CBN砂轮高效磨削的应用研究与发展趋势,磨床与磨削,1995年第一期:15-18
7.路长厚,艾兴:国内外砂轮平衡技术发展状况,磨床与磨削,1997年第3期:14-17
8.张念淮,张承红:磨削技术的发展,精密制造与自动化,2001年第3期:21-22
9.张鸿海等:智能式砂轮在线自动平衡仪,航空精密制造技术,1994年第30卷第1期:7-9
10. Marti H Fine: Balancing a key to precision Grinding Machine and Tool Blue Book, 1976-01
11.孙桂静,张鸿海,师汉民等:砂轮不平衡对磨削表面波纹度的影响,湖北省振动学会 1992年年会
12. YoshlKunl Nakano et, In-site Balancing of Grinding Wheels Bull, Japan Soc of prec, 20(4): 251
13.慎励进,陆宪正,柳渠:双支承砂轮动平衡装置的原理初探及样机试制
14.李春生,许元奎,杨艳军:磨床上的砂轮动平衡装置,机械工程师,1998.4:45-46
15.朱红:砂轮的平衡,磨床与磨削,1994年第4期:45-48
16.王锡城、王蕊玲:砂轮在旋转中的平衡调整
17.王作均:在机床上平衡砂轮,北京机械,1981
18.唐京,余大伟:美国SBS砂轮在线动平衡系统
19.栾芝云,张建川等:一种新型半自动砂轮平衡装置,机械工程师,1999年第一期:7-8
20.于光,薜秉源:外圆磨削波纹度的研究,机械工程学报,1990,
21.李晓冬,冀清发:径注式砂轮在线液体平衡装置的研究,兵工学报,2004,第25卷
22.冀清发,母德强:一种新型砂轮平衡装置及其工艺实验的研究,机械工程学报,1992。
23.闻邦椿,顾家柳,夏松波,王正,高等转子动力学,机械工业出版社,1999
24.黄太平,罗贵火,转子动力学优化设计,航空动力学报,9/2,1994,113-116
25.钟一谔等,转子动力学,北京,清华大学出版社,1987
26.顾家柳等,转子动力学,北京,国防工业出版社,1985
27.张文,转子动力学理论基础,北京,科学出版社,1990
28.孙宝东等,转子自动平衡技术试验研究,中国电机工程学报,1995,15(6)
29. ISO 1940-1973 (E) Balancing quality of rotating rigid bodies.
30.李晓冬,王立威,冀清发:径注式砂轮在线液体平衡系统,光学精密工程,2003,第11卷第4期。
31.冀清发,母德强:径注式砂轮在线平衡装置设计,中国机械工程,1996
32.冀清发,母德强:回转体不平衡量的测量,计量技术,1996
33.冀清发,母德强:一种新型砂轮平衡装置,机械工艺师,1996
34.冀清发,母德强::砂轮液体平衡装置及其精度测试,机械工艺师,1990
35.美国国家半导体公司线性集成电路特性与应用手册(下册)
36.[美]W.D利斯坦:数字信号处理,科学出版社,1979
37.应怀樵:波形和频谱分析与随机数据处理,中国铁道出版社,1983
38.许冰涛:带通滤波器的实现及其典型应用,电子应用技术应用,1993
39.薛钧义,张彦斌,MCS—51系列单片微型计算机及其应用,西安交通大学出版社,1997
40.何立民,MCS—51系列单片机应用系统设计,北京航空航天大学出版社,1996
41.赵依军等,单片微型计算机接口技术,湖北计算机协会,1988
42.徐君毅等,单片微型机原理,上海科技出版社,1988
43.王永和,微型计算机接口—原理与应用,上海科学技术文献出版社,1985
44.谭本智,谭新洲,胡毓涛:电子乘积式自动跟踪带通滤波器,电子应用技术,1993年第9期
45.PC—6311D模入模出接口卡技术说明书,中泰计算中心技术研究所
46.袁启昌,电子计算机在旋转机械动平衡中的应用,华中工学院出版社,1987
47.李晓冬,冀清发,盛利峰,母德强:回转体不平衡量的测量理论与标定,计量学报,2004、4
48.浙江大学:概率论与数理统计,人民教育出版社,1979
49.张济生:ZF平衡法及其应用在磨床上平衡的若干问题,磨床与磨削,1985
50.路长厚,栾芝云:砂轮不平衡最小二乘法识别研究,机械工程学报,1998年第一期
51.冀清发,母德强:砂轮主轴摆动对磨削表面粗糙度的影响,机械工艺师,1996
52.韩相吉,冀清发:砂轮不平衡量对磨削表面波纹度的影响,农业机械学报,1998
53.冀清发,母德强:砂轮液体平衡系统的研究,机床,1990
54.衡力强:试谈磨床砂轮静平衡,磨床与磨削,1984
55. A new method or balancing grinding well. Machinery and production engineering. 1979, vol.134, no.3452
56.张济生,唐一科:无心外圆磨砂轮双面平衡的新方法,机械工艺师,1986
57.[日]三轮修三,下村玄:旋转机械的平衡,机械工业出版社,1979
58.叶能安,余汝生:动平衡原理与动平衡机,华中理工大学出版社。
59.徐寅卿:螺旋扫描式砂轮动态平衡装置,磨床与磨削,1984
60.何秀寿,外圆磨削波纹度试验研究,磨床与磨削,1987(1):19-24
61.包于丰,张弥如:磨削表面粗糙度国外研究简述,磨料磨具与磨削,1987(2):40-42
62.屠欢荣:平面镜面磨削工艺,磨床与磨削,1986(4):48-51
63.陈英莫:用普通外圆磨床磨出高表面光洁度的有效方法,磨床与磨削,1990(2):58-59
64. H.Kaliszer: Generation of surface topography on a ground surface, Proceedings of the 14th International MTDR conference, 1973: 85-88
65.冀清发,母德强:降低外圆磨床磨削波纹度的研究,机械制造,1990
66.徐立铣:平衡磨削振动及工件表面波纹度的试验研究,机床,1990
67.韩相吉,冀清发:砂轮变速磨削的试验研究,制造技术与机床,1996
68.勾治践,冀清发:外圆磨削波纹度的研究,现代生产过过程中的动态控制,1995
69.傅杰才:磨削原理与工艺,湖南大学出版社,1986
70.郑善良:磨削基础,上海科技出版社,1986
71.王珉等:磨削力与砂轮磨损的关系,机械工程学报,第十九卷第3期
72.卢颂峰:近代磨损理论与磨损科教片介绍,机床,1986
73.郑焕文:磨削力效应,机械工程师进修大学教材,第15章,1982
74.韦庆如,会建西:磨床砂轮主轴在旋转状态下的主要特性,华中工学院学报,第12卷 第6期,1985
75.THEP智能动平衡使用说明书,清华大学
76.姜忠晶,刘宛玲,刘炜:TD4075现场动平衡仪在工艺现场的应用,动态分析与测试,1991
77.宋振武:砂轮耐用度与砂轮修整,机械工程师进修大学教材,第15章,1982
78.韦子杖、韩立强:机械控制工程:机械控制工程基础,兵器工业出版社,1993
79.冀清发、母德强:机械工程测试学,吉林科技出版社,1996
2.冯振茶译:砂轮的液-电平衡装置,Tolimg & production, Vol, 47 No, 9 1991
3.F. W. Talor: On The Art Of Cutting Metals. ASME, 1907
4.梁训暄:论振兴机床工业的战略方针,机床,1987年第1期
5.于骏一,吴博达:机械加工振动的诊断识别与控制,清华大学出版社,1994
6.李迎,徐鸿钧,张幼桢:CBN砂轮高效磨削的应用研究与发展趋势,磨床与磨削,1995年第一期:15-18
7.路长厚,艾兴:国内外砂轮平衡技术发展状况,磨床与磨削,1997年第3期:14-17
8.张念淮,张承红:磨削技术的发展,精密制造与自动化,2001年第3期:21-22
9.张鸿海等:智能式砂轮在线自动平衡仪,航空精密制造技术,1994年第30卷第1期:7-9
10. Marti H Fine: Balancing a key to precision Grinding Machine and Tool Blue Book, 1976-01
11.孙桂静,张鸿海,师汉民等:砂轮不平衡对磨削表面波纹度的影响,湖北省振动学会 1992年年会
12. YoshlKunl Nakano et, In-site Balancing of Grinding Wheels Bull, Japan Soc of prec, 20(4): 251
13.慎励进,陆宪正,柳渠:双支承砂轮动平衡装置的原理初探及样机试制
14.李春生,许元奎,杨艳军:磨床上的砂轮动平衡装置,机械工程师,1998.4:45-46
15.朱红:砂轮的平衡,磨床与磨削,1994年第4期:45-48
16.王锡城、王蕊玲:砂轮在旋转中的平衡调整
17.王作均:在机床上平衡砂轮,北京机械,1981
18.唐京,余大伟:美国SBS砂轮在线动平衡系统
19.栾芝云,张建川等:一种新型半自动砂轮平衡装置,机械工程师,1999年第一期:7-8
20.于光,薜秉源:外圆磨削波纹度的研究,机械工程学报,1990,
21.李晓冬,冀清发:径注式砂轮在线液体平衡装置的研究,兵工学报,2004,第25卷
22.冀清发,母德强:一种新型砂轮平衡装置及其工艺实验的研究,机械工程学报,1992。
23.闻邦椿,顾家柳,夏松波,王正,高等转子动力学,机械工业出版社,1999
24.黄太平,罗贵火,转子动力学优化设计,航空动力学报,9/2,1994,113-116
25.钟一谔等,转子动力学,北京,清华大学出版社,1987
26.顾家柳等,转子动力学,北京,国防工业出版社,1985
27.张文,转子动力学理论基础,北京,科学出版社,1990
28.孙宝东等,转子自动平衡技术试验研究,中国电机工程学报,1995,15(6)
29. ISO 1940-1973 (E) Balancing quality of rotating rigid bodies.
30.李晓冬,王立威,冀清发:径注式砂轮在线液体平衡系统,光学精密工程,2003,第11卷第4期。
31.冀清发,母德强:径注式砂轮在线平衡装置设计,中国机械工程,1996
32.冀清发,母德强:回转体不平衡量的测量,计量技术,1996
33.冀清发,母德强:一种新型砂轮平衡装置,机械工艺师,1996
34.冀清发,母德强::砂轮液体平衡装置及其精度测试,机械工艺师,1990
35.美国国家半导体公司线性集成电路特性与应用手册(下册)
36.[美]W.D利斯坦:数字信号处理,科学出版社,1979
37.应怀樵:波形和频谱分析与随机数据处理,中国铁道出版社,1983
38.许冰涛:带通滤波器的实现及其典型应用,电子应用技术应用,1993
39.薛钧义,张彦斌,MCS—51系列单片微型计算机及其应用,西安交通大学出版社,1997
40.何立民,MCS—51系列单片机应用系统设计,北京航空航天大学出版社,1996
41.赵依军等,单片微型计算机接口技术,湖北计算机协会,1988
42.徐君毅等,单片微型机原理,上海科技出版社,1988
43.王永和,微型计算机接口—原理与应用,上海科学技术文献出版社,1985
44.谭本智,谭新洲,胡毓涛:电子乘积式自动跟踪带通滤波器,电子应用技术,1993年第9期
45.PC—6311D模入模出接口卡技术说明书,中泰计算中心技术研究所
46.袁启昌,电子计算机在旋转机械动平衡中的应用,华中工学院出版社,1987
47.李晓冬,冀清发,盛利峰,母德强:回转体不平衡量的测量理论与标定,计量学报,2004、4
48.浙江大学:概率论与数理统计,人民教育出版社,1979
49.张济生:ZF平衡法及其应用在磨床上平衡的若干问题,磨床与磨削,1985
50.路长厚,栾芝云:砂轮不平衡最小二乘法识别研究,机械工程学报,1998年第一期
51.冀清发,母德强:砂轮主轴摆动对磨削表面粗糙度的影响,机械工艺师,1996
52.韩相吉,冀清发:砂轮不平衡量对磨削表面波纹度的影响,农业机械学报,1998
53.冀清发,母德强:砂轮液体平衡系统的研究,机床,1990
54.衡力强:试谈磨床砂轮静平衡,磨床与磨削,1984
55. A new method or balancing grinding well. Machinery and production engineering. 1979, vol.134, no.3452
56.张济生,唐一科:无心外圆磨砂轮双面平衡的新方法,机械工艺师,1986
57.[日]三轮修三,下村玄:旋转机械的平衡,机械工业出版社,1979
58.叶能安,余汝生:动平衡原理与动平衡机,华中理工大学出版社。
59.徐寅卿:螺旋扫描式砂轮动态平衡装置,磨床与磨削,1984
60.何秀寿,外圆磨削波纹度试验研究,磨床与磨削,1987(1):19-24
61.包于丰,张弥如:磨削表面粗糙度国外研究简述,磨料磨具与磨削,1987(2):40-42
62.屠欢荣:平面镜面磨削工艺,磨床与磨削,1986(4):48-51
63.陈英莫:用普通外圆磨床磨出高表面光洁度的有效方法,磨床与磨削,1990(2):58-59
64. H.Kaliszer: Generation of surface topography on a ground surface, Proceedings of the 14th International MTDR conference, 1973: 85-88
65.冀清发,母德强:降低外圆磨床磨削波纹度的研究,机械制造,1990
66.徐立铣:平衡磨削振动及工件表面波纹度的试验研究,机床,1990
67.韩相吉,冀清发:砂轮变速磨削的试验研究,制造技术与机床,1996
68.勾治践,冀清发:外圆磨削波纹度的研究,现代生产过过程中的动态控制,1995
69.傅杰才:磨削原理与工艺,湖南大学出版社,1986
70.郑善良:磨削基础,上海科技出版社,1986
71.王珉等:磨削力与砂轮磨损的关系,机械工程学报,第十九卷第3期
72.卢颂峰:近代磨损理论与磨损科教片介绍,机床,1986
73.郑焕文:磨削力效应,机械工程师进修大学教材,第15章,1982
74.韦庆如,会建西:磨床砂轮主轴在旋转状态下的主要特性,华中工学院学报,第12卷 第6期,1985
75.THEP智能动平衡使用说明书,清华大学
76.姜忠晶,刘宛玲,刘炜:TD4075现场动平衡仪在工艺现场的应用,动态分析与测试,1991
77.宋振武:砂轮耐用度与砂轮修整,机械工程师进修大学教材,第15章,1982
78.韦子杖、韩立强:机械控制工程:机械控制工程基础,兵器工业出版社,1993
79.冀清发、母德强:机械工程测试学,吉林科技出版社,1996