[发明专利]一种高精度加工主轴的在线动平衡测控系统

说明书

本发明公开了一种高精度加工主轴的在线动平衡测控系统，包括信号调理电路、信号采集电路、DSP处理电路、人机交互终端、单片机控制电路、用于控制主轴动平衡的动平衡控制终端、用于检测主轴位移信号、加速度信号及用户所需位置的温度信号的信号检测电路；所述信号检测电路的输出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端与信号采集电路的输入端相连接，信号采集电路的控制端与人机交互终端相连接，DSP处理电路与信号采集电路相连接，人机交互终端与DSP处理电路及单片机控制电路相连接，单片机控制电路的输出端与动平衡控制终端的输入端相连接。本发明可以直观、准确、快速的完成对加工主轴的在线动平衡测控。

技术领域

本发明属于主轴高速动平衡技术领域，涉及一种高精度加工主轴的在线动平衡测控系统。

背景技术

现代机械加工的发展方向为高速、高精度、高效率，机床的高速化成为目前机床的发展趋势，这种趋势对加工机床提出了更高的要求，而主轴作为机床的核心部件很大程度上决定了机床的加工性能。在实际加工工程中，由于制造误差、材质不均匀以及安装误差等因素的影响，主轴必然存在不平衡量。不平衡量通常会导致主轴振动，在高速机床上体现的尤为明显，而主轴振动过大会直接影响加工精度，同时会大大缩短主轴组件寿命，甚至产生主轴断裂等严重事故。因此，对主轴不平衡造成的振动进行监测控制显得尤为重要。

但是，目前国内的主轴动平衡测控系统主要是针对加工精度不高的中低速主轴，对高速高精度主轴并不适用，现有的系统主要有以下不足：

首先，传统系统结构较为集中，通常只用一个单一化的处理芯片来完成主轴运行状态的检测、控制及数据的计算处理功能，由于功能复杂导致芯片的运行负荷较大，进而形成了工作效率低、反应速度慢等诸多方面的不足之处，在对主轴进行动态特性测试时，在系统整周期工作频率固定的情况下，如果主轴转速较高，系统相对识别精度降低，且系统在数据处理的过程中还要同时执行其他功能，进而导致系统运行时间较长，无法利用传统系统实现主轴动平衡的精确性能测试和动平衡控制；且系统管理复杂，不容易分别实现对每个功能的优化，且稳定性不高，只要有一个功能环节出现问题将会导致整个系统的崩溃；

其次，现有的主轴动平衡测控系统并未配置对外数据通信接口，无法与数控系统等其他设备进行数据交换，为一孤立的系统，不能实现与其他设备或系统的联合使用，且人机交互能力较差，不能在运行过程中进行实时命令输入与结果显示，操作复杂，不够直观。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高精度加工主轴的在线动平衡测控系统，该系统直观、准确、快速的完成对加工主轴的在线动平衡测控。

为达到上述目的，本发明所述高精度加工主轴的在线动平衡测控系统包括信号调理电路、信号采集电路、DSP处理电路、人机交互终端、单片机控制电路、用于控制主轴动平衡的动平衡控制终端、用于检测主轴位移信号、加速度信号及用户所需位置的温度信号的信号检测电路；

所述信号检测电路的输出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端与信号采集电路的输入端相连接，信号采集电路的控制端与人机交互终端相连接，DSP处理电路与信号采集电路相连接，人机交互终端与DSP处理电路及单片机控制电路相连接，单片机控制电路的输出端与动平衡控制终端的输入端相连接。

还包括储存器及通讯模块，存储器的输入端与人机交互终端的输出端相连接，存储器的输出端与外接设备通过通讯模块相连接。

所述信号检测电路包括位移传感器、加速度传感器及温度传感器。

所述信号调理电路包括前置放大电路、后置放大电路及滤波电路，前置放大电路的输入端与信号检测电路的输出端相连接，前置放大电路的输出端通过滤波电路与后置放大电路的输入端相连接，后置放大电路的输出端与信号采集电路的输入端相连接。