两工位自动钻削动平衡机及其去重策略

    0　引言

    在改善自动平衡校正系统的平衡精度方面,提高校正精度和提高测量精度同样重要。否则,在准确测得不平衡量的前提下仍很难达到好的平衡效果。文献[1]建立了铣削全自动平衡机的铣削去重模型,分析了系统的校正误差。文中提出了铣刀参数选择方法,并针对两种不同的铣刀给出了不同的去重算法。

    小型电机转子宜采用钻削去重的方法,但目前少有针对动平衡钻削去重校正策略的讨论。本文针对钻削去重条件下转子的分量校正策略、过量校正策略和简化二次平面分离算法等方面进行了深入的分析。

    此外,在提高单孔钻削去重精度方面,本文实现了一种简单可靠的自动对刀方案。现行的自动对刀方式主要有探杆定位法、非接触电容传感器定位法[2-7]。探杆法使用探杆首先接触工件带动撞块接触行程开关送出信号。该方法中,接近开关响应误差、重复性误差及设备安装误差都将对系统轴向定位精度产生影响,此外,随着刀具长时间的磨损,需要经常对装置进行调整以保证刀尖与探杆头距离不变。而采用非接触电容传感器定位法,LC振荡电路则易受干扰影响,电路的实际振荡频率和理论谐振频率偏差较大,定位精度较低。本设计采用的工件对刀电路方案,以刀具与工件有效接触的时刻作为进刀量控制的起始点,是一种直接获取加工起始点的方法,简单易实现且定位精度高。

    1　系统组成

    系统由动不平衡量测量和去重两个工位组成。其中去重部分采用Siemens公司S7-200系列PLC为主控器。两工位间使用串口通讯,测量机将所测得的动不平衡量发送给PLC,由它完成去重控制。系统主要组成如图1,实物见图2。

   为了便于设计、制造和调试,采用模块化设计思路,将系统总体结构按动作部件划分模块,各模块相对独立研究,通过软件连成系统。调试时,可采用手动控制,分别调试各部件,包括定位夹紧、工作台进给、转位控制等动作。

    由于铸钢制电枢转子只能在端面的一些固定相位处去重,所以采用固定相位双面校正的方法,即通过矢量分解法将不平衡量分解到相邻两齿的中心线上。本设计中, PLC根据测量机传送来的动不平衡矢量值进行矢量分解、计算出各分量位置的加工深度,并采用全闭环控制实现精确去重。开始加工时,待加工工件被放置在加工工位上,由夹紧装置(气动台钳)夹紧以保证在钻削过程中工件稳定不晃动。右进给电机带动钻削头实现快进、工进。在刀具与工件有效接触的瞬间,启动光栅计数对进刀量控制进行位置反馈。左进给电机带动三爪卡盘前进,在当前相位加工完毕后,爪手夹紧工件再由旋转电机带动工件转动到下一加工相位。立式气缸下降后由气动抓手抓起工件绕垂直轴旋转180°调换加工面,第二加工面进行去重加工。控制流程如图3所示。