一種具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，包括在線動平衡終端內(nèi)圈、外圈以及液體保持器。動平衡終端外圈通過過盈配合固定在內(nèi)圈上，液體保持器通過螺紋安裝在動平衡終端裝置的內(nèi)圈上。在線動平衡終端外圈具有平衡液容納腔，能夠在平衡終端隨主軸旋轉(zhuǎn)的過程中容納平衡液體；動平衡終端內(nèi)圈具有導流槽，通過導流槽將液體分別引導至外圈上不同的平衡液容納腔里，并通過錐度配合與待平衡主軸固定在一起；液體保持器包括內(nèi)層、外層、防出液球和防出液彈簧四部分，液體保持器內(nèi)外層通過過盈配合裝配在一起。本發(fā)明可以實現(xiàn)主軸在線動平衡過程和平衡結(jié)束后液體具有完好的保持性能，避免由于主軸啟停車導致平衡液外泄的情況。
【專利說明】一種具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于主軸動平衡領(lǐng)域，涉及一種主軸在線平衡終端裝置，具體涉及一種具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代制造業(yè)涵蓋了航空航天、汽車制造以及模具制造等多個領(lǐng)域，精密加工已成為現(xiàn)代制造業(yè)最為關(guān)鍵的核心技術(shù)，精密加工裝備則是精密加工技術(shù)得以實現(xiàn)重要保障，提高精密加工裝備的運行精度能夠極大的降低加工誤差，在此種需求下，精密加工裝備部件精度調(diào)整技術(shù)和相應的裝置應運而生。
[0003]主軸作為精密加工裝備的核心部件，對于加工精度起到至關(guān)重要的決定性作用，而主軸在設(shè)計制造、裝配安裝以及使用的過程中，由于多種原因都會導致主軸必然存在不平衡，不平衡將引起主軸振動，進而降低主軸的加工精度，影響加工工件的表面質(zhì)量，嚴重的主軸不平衡振動將給生產(chǎn)加工帶來安全隱患，因此主軸不平衡振動抑制技術(shù)成為了主軸設(shè)計制造過程中不可或缺的重要組成部分，同時在主軸的實際應用過程中由于主軸狀態(tài)的變化，導致主軸不平衡振動尤為明顯，所以主軸不平衡振動抑制具有極高的實用價值，主軸不平衡振動抑制技術(shù)通常被稱為主軸動平衡技術(shù)。
[0004]由此可見，主軸動平衡技術(shù)伴隨著主軸精密制造目標的推進而不斷發(fā)展，主軸動平衡可以有效抑制主軸由于多種不平衡因素導致的振動，提高主軸運行的穩(wěn)定性和安全性，目前，在工業(yè)現(xiàn)場最為常用的主軸動平衡技術(shù)是離線式動平衡技術(shù)，然而離線式動平衡技術(shù)存在平衡時間長、操作步驟多、無法應用于變轉(zhuǎn)速工況等很多方面的不足之處，所以需要對平衡方法進行改進。
[0005]與此同時，隨著現(xiàn)代制造業(yè)對加工工藝和加工效率的要求的提高，主軸動平衡技術(shù)也面臨著不斷的挑戰(zhàn)，準確而快速的進行主軸動平衡成為了生產(chǎn)加工過程中的至關(guān)因素，如何能夠有效提高平衡效率和平衡精度成為了新的目標，主軸在線動平衡技術(shù)正是在這樣的趨勢下產(chǎn)生的。
[0006]主軸在線動平衡技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)平衡過程不停機、運行過程中隨時補償不平衡等諸多相對于離線式動平衡技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢性功能。因此主軸在線動平衡技術(shù)具有更好的應用前景和更廣闊的發(fā)展空間。
[0007]主軸在線動平衡技術(shù)的核心就是在線動平衡終端裝置，目前，在線動平衡終端裝置以工作方式進行劃分主要包括機械式、電磁式以及液體注入式等幾種形式，其中液體注入式的主軸在線動平衡終端裝置在工業(yè)現(xiàn)場最易于應用，然而，液體注入式主軸在線動平衡終端裝置存在主軸停車后液體外泄、重新啟車后需再次進行動平衡操作的不足，嚴重影響了動平衡效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，該裝置能夠在實現(xiàn)主軸在線動平衡，同時可以在主軸停機后對注入的液體起到保存的作用，主軸復原有工況的時候能夠無需再次進行動平衡。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置包括平衡終端內(nèi)圈、平衡終端外圈及若干液體保持器；
[0010]所述平衡終端內(nèi)圈的底部開設(shè)有錐形孔，平衡終端內(nèi)圈通過所述錐形孔套接于主軸上，平衡終端內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)開設(shè)有若干導液槽，各導液槽沿著所述平衡終端內(nèi)圈的軸向等間隔分布，導液槽的底部沿徑向開設(shè)有第一通孔，液體保持器固定于所述第一通孔內(nèi)；
[0011]所述平衡終端外圈的內(nèi)側(cè)設(shè)有若干第一凹槽，平衡終端外圈扣合于所述平衡終端內(nèi)圈上，且任意一個第一凹槽與所述平衡終端內(nèi)圈的外側(cè)均形成一個平衡液容納腔；
[0012]所述液體保持器包括內(nèi)層結(jié)構(gòu)、外層結(jié)構(gòu)、防出液球及彈簧，外層結(jié)構(gòu)的端面處開設(shè)有第二凹槽，第二凹槽的底部開設(shè)有第二通孔，內(nèi)層結(jié)構(gòu)插入于所述第二凹槽內(nèi)，內(nèi)層結(jié)構(gòu)沿軸向依次開設(shè)有第三通孔及第四通孔，第三通孔的直徑小于第四通孔的直徑，防出液球位于第四通孔內(nèi)，彈簧的一端與防出液球相連接，彈簧的另一端固定于第二凹槽的底部，當主軸的轉(zhuǎn)速小于或等于防出液球的平衡速度時，第三通孔的一端通過防出液球密封，此時彈簧對防出液球的作用力為F ;當主軸的轉(zhuǎn)速大于防出液球的平衡速度時，則向?qū)б翰蹆?nèi)填充平衡液，此時防出液球受到的離心力大于F時，導液槽內(nèi)的平衡液依次通過第三通孔、第四通孔及第二通孔進入到平衡液容納腔中。
[0013]還包括鎖緊螺母，鎖緊螺母上設(shè)有第一內(nèi)螺紋，所述主軸的側(cè)面設(shè)有與所述第一內(nèi)螺紋相配合的第一外螺紋，平衡終端內(nèi)圈通過鎖緊螺母固定于主軸上。
[0014]所述平衡終端內(nèi)圈的底部設(shè)有若干沉頭通孔，相鄰兩個第二凹槽之間設(shè)有若干螺紋孔，沉頭螺釘依次穿過沉頭通孔及螺紋孔將平衡終端內(nèi)圈及平衡終端外圈固定密封連接。
[0015]所述第四通孔上與第三通孔相連接的一端為與所述防出液球相配合的半球形結(jié)構(gòu)。
[0016]所述外層結(jié)構(gòu)上設(shè)有第二外螺紋，第一通孔上設(shè)有與所述第二外螺紋相配合的內(nèi)螺紋。
[0017]所述第一凹槽的深度大于液體保持器的長度。
[0018]所述第三通孔的橫截面為六邊形結(jié)構(gòu)。
[0019]所述第二通孔的直徑小于第四通孔的直徑。
[0020]所述平衡終端內(nèi)圈與平衡終端外圈之間過盈配合連接。
[0021]所述液體保持器的端部與導液槽的底部在同一平面上。
[0022]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0023]本發(fā)明所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置在工作時，當主軸的轉(zhuǎn)速大于防出液球的平衡速度時，則向?qū)б翰壑凶⑷肫胶庖?，此時防出液球受到的離心力大于F，防出液球向外側(cè)運動，平衡液依次通過第三通孔、第四通孔及第二通孔進入到平衡液容納腔中，從而通過每個平衡液容納腔中的液體進行主軸質(zhì)量分布的改變，實現(xiàn)主軸在線式動平衡，降低主軸由于不平衡導致的振動，提高主軸運行精度，當主軸平衡完畢后，調(diào)整主軸，使主軸的轉(zhuǎn)速小于或等于防出液球的平衡速度時，通過防出液球?qū)⒌谌酌芊?，避免平衡液容納腔中的液體流到導液槽中，從而實現(xiàn)在主軸停機后對注入的平衡液起到保持的作用，在主軸恢復原有工況的時候能夠無需再次進行動平衡就能具有很好的平衡性能，有效改善精密裝備的加工精度，提高主軸在線動平衡裝置的平衡效率，促進加工裝備的工作效率，并且質(zhì)量輕，對主軸的附加質(zhì)量小，對主軸的固有頻率、模態(tài)特征等特性的影響極小，不會破壞主軸運行的穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本發(fā)明的截面圖；
[0026]圖3為本發(fā)明中平衡終端內(nèi)圈I的截面圖；
[0027]圖4為本發(fā)明中平衡終端外圈2的截面圖；
[0028]圖5為本發(fā)明中液體保持器3的截面圖；
[0029]圖6為本發(fā)明中鎖緊螺母6的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]其中，I為平衡終端內(nèi)圈、2為平衡終端外圈、3為液體保持器、4為錐形孔、5為導液槽、6為鎖緊螺母、7為第一內(nèi)螺紋、8為第一通孔、9為沉頭通孔、10為平衡液容納腔、11為螺紋孔、12為內(nèi)層結(jié)構(gòu)、13為外層結(jié)構(gòu)、14為防出液球、15為彈簧、16為第三通孔、17為半球形結(jié)構(gòu)、18為第四通孔、19為第二凹槽、20為第二通孔、21為第二外螺紋。

【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述:
[0032]參考圖1、圖2、圖3、圖4、圖5及圖6，本發(fā)明所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置包括平衡終端內(nèi)圈1、平衡終端外圈2及若干液體保持器3 ;所述平衡終端內(nèi)圈I的底部開設(shè)有錐形孔4，平衡終端內(nèi)圈I通過所述錐形孔4套接于主軸上，平衡終端內(nèi)圈I的內(nèi)側(cè)開設(shè)有若干導液槽5，各導液槽5沿著所述平衡終端內(nèi)圈I的軸向等間隔分布，導液槽5的底部沿徑向開設(shè)有第一通孔8，液體保持器3固定于所述第一通孔8內(nèi)；所述平衡終端外圈2的內(nèi)側(cè)設(shè)有若干第一凹槽，平衡終端外圈2扣合于所述平衡終端內(nèi)圈I上，且任意一個第一凹槽與所述平衡終端內(nèi)圈I的外側(cè)均形成一個平衡液容納腔10 ;所述液體保持器3包括內(nèi)層結(jié)構(gòu)12、外層結(jié)構(gòu)13、防出液球14及彈簧15，外層結(jié)構(gòu)13的端面處開設(shè)有第二凹槽19，第二凹槽19的底部開設(shè)有第二通孔20，內(nèi)層結(jié)構(gòu)12插入于所述第二凹槽19內(nèi)，內(nèi)層結(jié)構(gòu)12沿軸向依次開設(shè)有第三通孔16及第四通孔18，第三通孔16的直徑小于第四通孔18的直徑，防出液球14位于第四通孔18內(nèi)，彈簧15的一端與防出液球14相連接，彈簧15的另一端固定于第二凹槽19的底部，當主軸的轉(zhuǎn)速小于或等于防出液球14的平衡速度時，第三通孔16的一端通過防出液球14密封，此時彈簧15對防出液球14的作用力為F ;當主軸的轉(zhuǎn)速大于防出液球14的平衡速度時，則向?qū)б翰?內(nèi)填充平衡液，此時防出液球14受到的離心力大于F時，導液槽5內(nèi)的平衡液依次通過第三通孔16、第四通孔18及第二通孔20進入到平衡液容納腔10中。
[0033]需要說明的是，還包括鎖緊螺母6，鎖緊螺母6上設(shè)有第一內(nèi)螺紋7，所述主軸的側(cè)面設(shè)有與所述第一內(nèi)螺紋7相配合的第一外螺紋，平衡終端內(nèi)圈I通過鎖緊螺母6固定于主軸上，平衡終端內(nèi)圈I的底部設(shè)有若干沉頭通孔9，相鄰兩個第二凹槽19之間設(shè)有若干螺紋孔11，沉頭螺釘依次穿過沉頭通孔9及螺紋孔11將平衡終端內(nèi)圈I及平衡終端外圈2固定密封連接，第四通孔18上與第三通孔16相連接的一端為與所述防出液球14相配合的半球形結(jié)構(gòu)17，外層結(jié)構(gòu)13上設(shè)有第二外螺紋21，第一通孔8上設(shè)有與所述第二外螺紋21相配合的內(nèi)螺紋，第一凹槽的深度大于液體保持器3的長度，第三通孔16的橫截面為六邊形結(jié)構(gòu)，第二通孔20的直徑小于第四通孔18的直徑，平衡終端內(nèi)圈I與平衡終端外圈2之間過盈配合連接，液體保持器3的端部與導液槽5的底部在同一平面上。
[0034]另外，本發(fā)明可實現(xiàn)的平衡精度高，并且對于主軸的適用范圍廣，能夠適用于不同的轉(zhuǎn)速范圍，可以實現(xiàn)高速主軸的在線動平衡，通過調(diào)整動平衡終端材質(zhì)和相關(guān)安裝設(shè)計參數(shù)使得在線動平衡轉(zhuǎn)速可以達到30000r/min。
[0035]本發(fā)明的具體操作過程如下:
[0036](I)動平衡裝置的安裝調(diào)整
[0037]首先將本發(fā)明根據(jù)錐形孔4的方向安裝在主軸上，之后安裝鎖緊螺母6，通過鎖緊螺母6與主軸間的螺紋配合實現(xiàn)軸向預緊壓力的加載，實現(xiàn)本發(fā)明與主軸之間的過盈配合裝配，使得本發(fā)明牢牢地固定在主軸上，在主軸運行過程中也能夠與主軸保持相對靜止。
[0038]主軸靜止狀態(tài)下，由于彈簧15的作用力使得防出液球14始終處于半球形結(jié)構(gòu)17的空腔底部，將平衡液流動通道堵住，防止平衡液進入及流出。
[0039](2)在線動平衡調(diào)整
[0040]轉(zhuǎn)動主軸，當主軸啟車并穩(wěn)定運行于工作轉(zhuǎn)速下，在此過程中液體保持器3中的防出液球14在離心作用下隨主軸轉(zhuǎn)速的不斷提高所需的向心力不斷增加，使得防出液球14穩(wěn)定運行的向心力由防出液彈簧15提供，因此當防出液球14所需要的向心力大于防出液彈簧15原始壓縮量產(chǎn)生的彈力時，防出液彈簧15就會不斷的被壓縮，長度也越來越短，進而提供防出液球14不斷增加的向心力，防出液球14也逐漸脫離所述半球形結(jié)構(gòu)17，從而使液體保持器3形成了一個能夠使得平衡液流動的通道。
[0041]當主軸轉(zhuǎn)速為nr/min時,防出液球14所需要的離心力為F = πιω2rQ,其中，m為防出液球14質(zhì)量，r0為其初始位置所在半徑，ω = 2 η/60為主軸運行角速度,用k表示彈簧15彈力系數(shù)，10表示彈簧15初始壓縮長度，當F = Hico2rtl > Idtl時，彈簧15的壓縮長度發(fā)生變化，防出液球14可以脫離開半球形結(jié)構(gòu)17:
[0042]從而得防出液球14的平衡速度nw為:
30 fkT
[0043]nw >—.Ml
π mr{)
[0044]在對主軸進行動平衡調(diào)整應先確定主軸轉(zhuǎn)速高于nwr/min，在實施動平衡調(diào)整的過程中，先將平衡液體注入到動平衡終端內(nèi)圈I上的導液槽5內(nèi)，由于離心作用將使得平衡液體流向?qū)б翰?的最底部，而單個導液槽5內(nèi)只有一個能夠使液體流通的孔通道，即已經(jīng)解鎖的液體保持器3。
[0045]平衡液將依次進入第三通孔16及第四通孔18，從防出液球14與液體保持器3內(nèi)層的空隙中流過，最后通過第二通孔20進入到平衡液容納腔10中，由于離心作用使得平衡液體始終處于平衡液容納腔10的外壁上，從而改變動平衡裝置的質(zhì)量分布，進而調(diào)整主軸的平衡狀態(tài)。
[0046]根據(jù)以上過程可以通過改變不同平衡液容納腔10內(nèi)的平衡液體，來不斷優(yōu)化動平衡效果，此過程實現(xiàn)了主軸在線動平衡調(diào)整。
[0047](3)停機后的液體保持
[0048]當對主軸發(fā)出停車指令后，主軸轉(zhuǎn)速不斷下降，防出液球14所需的向心力也不斷降低，防出液彈簧15逐漸伸長，當主軸轉(zhuǎn)速降低到防出液球14的平衡速度nwr/min以后，彈簧15將防出液球14壓在液體保持器3的半球形結(jié)構(gòu)17內(nèi)，將液體保持器3中的液體流動通道堵住，即液體保持器3鎖閉，使得平衡液容納腔10內(nèi)的液體無法流出，即使主軸停止運行后液體也能很好的保持在平衡液容納腔10內(nèi)，從而實現(xiàn)了在線動平衡終端裝置的液體保持功能，當主軸再次運行到原始工作轉(zhuǎn)速下，主軸仍然受到平衡終端裝置內(nèi)平衡液的影響而具有良好的平衡狀態(tài)，無需進行再次動平衡，對于生產(chǎn)加工而言可以具有較高的工作效率，極具實際應用價值。
【權(quán)利要求】
1.一種具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，包括平衡終端內(nèi)圈(I)、平衡終端外圈(2)及若干液體保持器(3)； 所述平衡終端內(nèi)圈(I)的底部開設(shè)有錐形孔(4)，平衡終端內(nèi)圈(I)通過所述錐形孔(4)套接于主軸上，平衡終端內(nèi)圈(I)的內(nèi)側(cè)開設(shè)有若干導液槽(5)，各導液槽(5)沿著所述平衡終端內(nèi)圈(I)的軸向等間隔分布，導液槽(5)的底部沿徑向開設(shè)有第一通孔(8)，液體保持器(3)固定于所述第一通孔(8)內(nèi)； 所述平衡終端外圈(2)的內(nèi)側(cè)設(shè)有若干第一凹槽，平衡終端外圈(2)扣合于所述平衡終端內(nèi)圈(I)上，且任意一個第一凹槽與所述平衡終端內(nèi)圈(I)的外側(cè)均形成一個平衡液容納腔(10)； 所述液體保持器(3)包括內(nèi)層結(jié)構(gòu)(12)、外層結(jié)構(gòu)(13)、防出液球(14)及彈簧(15)，外層結(jié)構(gòu)(13)的端面處開設(shè)有第二凹槽(19)，第二凹槽(19)的底部開設(shè)有第二通孔(20)，內(nèi)層結(jié)構(gòu)(12)插入于所述第二凹槽(19)內(nèi)，內(nèi)層結(jié)構(gòu)(12)沿軸向依次開設(shè)有第三通孔(16)及第四通孔(18)，第三通孔(16)的直徑小于第四通孔(18)的直徑，防出液球(14)位于第四通孔(18)內(nèi)，彈簧(15)的一端與防出液球(14)相連接，彈簧(15)的另一端固定于第二凹槽(19)的底部，當主軸的轉(zhuǎn)速小于或等于防出液球(14)的平衡速度時，第三通孔(16)的一端通過防出液球(14)密封，此時彈簧(15)對防出液球(14)的作用力為F ;當主軸的轉(zhuǎn)速大于防出液球(14)的平衡速度時，則向?qū)б翰?5)內(nèi)填充平衡液，此時防出液球(14)受到的離心力大于F時，導液槽(5)內(nèi)的平衡液依次通過第三通孔(16)、第四通孔(18)及第二通孔(20)進入到平衡液容納腔(10)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，還包括鎖緊螺母￠)，鎖緊螺母(6)上設(shè)有第一內(nèi)螺紋(7)，所述主軸的側(cè)面設(shè)有與所述第一內(nèi)螺紋(7)相配合的第一外螺紋，平衡終端內(nèi)圈(I)通過鎖緊螺母(6)固定于主軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述平衡終端內(nèi)圈(I)的底部設(shè)有若干沉頭通孔(9)，相鄰兩個第二凹槽(19)之間設(shè)有若干螺紋孔(11)，沉頭螺釘依次穿過沉頭通孔(9)及螺紋孔(11)將平衡終端內(nèi)圈⑴及平衡終端外圈(2)固定密封連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述第四通孔(18)上與第三通孔(16)相連接的一端為與所述防出液球(14)相配合的半球形結(jié)構(gòu)(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述外層結(jié)構(gòu)(13)上設(shè)有第二外螺紋(21)，第一通孔(8)上設(shè)有與所述第二外螺紋(21)相配合的內(nèi)螺紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述第一凹槽的深度大于液體保持器(3)的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述第三通孔(16)的橫截面為六邊形結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述第二通孔(20)的直徑小于第四通孔(18)的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述平衡終端內(nèi)圈(I)與平衡終端外圈(2)之間過盈配合連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有液體保持功能的主軸在線動平衡終端裝置，其特征在于，所述液體保持器(3)的端部與導液槽(5)的底部在同一平面上。
【文檔編號】G01M1/38GK104180941SQ201410410016
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月19日
【發(fā)明者】梅雪松, 胡振邦, 石航, 張東升, 姜歌東, 許睦旬 申請人:西安交通大學