樊红卫,薛策译,邵偲洁

(1. 西安科技大学 机械工程学院,西安 710054;2. 陕西省矿山机电装备智能监测重点实验室,西安 710054)

高速加工[1]是当前金属切削加工的重要方向,其依赖于高速精密数控机床。主轴是机床核心部件,高速主轴普遍采用电主轴[2],即主轴与电机一体化,具有结构紧凑、零传动等优势。加工中,电主轴与刀具-刀柄形成组合转子,刀具磨/破损、换刀及装配误差会引起转子质量不平衡,进而产生极大的附加离心力,激发主轴系统强烈振动,严重影响其回转精度、加工质量和使用寿命[3]。因此,需要对加工过程中的电主轴进行在线主动平衡以降低其同步振动[4]。

在线主动平衡起源于二十世纪五六十年代。Vegte J V[5]设计了早期实用的直角坐标机械式平衡头,其后,人们进行了诸多改进[4],发展了液体式[6-8]、电磁式[9-11]等不同原理的平衡头。然而,目前为止,最具实用价值且已在磨床、加工中心等获得应用的仍是所谓双配重极坐标式机械平衡头,其由电动机驱动机械传动装置使两配重盘进行固定半径极坐标转动以完成转子在线平衡,具有原理简单、结构坚固和作动可靠等优点。针对此种平衡头,潘纪根[12]介绍了SBS机械式平衡头结构,苏健等[13]对其在砂轮的应用进行了实验。薛兵等[14]、马海涛等[15]、徐娟等[16]、顾华超等[17]研究了采用机械式平衡头进行机床主动平衡的控制方法。马海涛等[18]剖析了机械式平衡头的设计原理。樊红卫等[19]、王展等[20]将机械式平衡头用于电主轴和机械主轴,完成了初步验证。……