[发明专利]超精密飞刀铣削加工的刀具动平衡在机测定调整装置和方法

权利要求书

1.超精密飞刀铣削加工的刀具动平衡在机测定调整装置，其特征在于，包括机械测定调整系统和数据采集处理系统，其中，

所述机械测定调整系统包括主轴箱、空气轴承主轴、工作台、飞刀系统和传感器组件，所述空气轴承主轴安装在所述主轴箱中，所述工作台安装在机架上，以用于安装工件，所述飞刀系统包括飞刀盘、金刚石飞刀和金刚石飞刀配重，所述飞刀盘安装在所述空气轴承主轴的下端，所述金刚石飞刀和所述金刚石飞刀配重分别安装在所述飞刀盘上，所述飞刀盘上设置有多个用于安装平衡螺钉的螺钉孔，所述传感器组件设置有两组，每组所述传感器组件分别包括安装底座、可调整移动平台、转接板和激光位移传感器，并且在每组所述传感器组件中，所述安装底座固定安装在所述主轴箱上，所述可调整移动平台安装在所述安装底座上并且所述可调整移动平台上安装所述转接板，以用于带动所述转接板水平移动及上下移动，所述激光位移传感器安装在所述转接板上并且激光位移传感器射出水平的激光；

所述数据采集处理系统包括计算机、串口通信电缆、传感器控制器以及传感器电缆，其中所述计算机通过串口通信电缆与传感器控制器相连，所述传感器控制器通过传感器电缆分别与每个所述激光位移传感器连接，所述计算机根据传感器控制器传输的两个激光位移传感器的数据获得飞刀系统的不平衡重量及不平衡位置；

两个所述激光位移传感器射出的激光相互垂直，而且这两条激光所在的直线均与所述飞刀盘的轴线相交，其中一个激光位移传感器的激光可通过可调整移动平台的调整射在飞刀盘的外侧，以用于测量飞刀系统的振动位移数据，另一个激光位移传感器的激光可通过可调整移动平台的调整射在金刚石飞刀的刀尖上，以用于采集所述刀尖的位置并传给所述传感器控制器，从而再通过所述计算机标记飞刀系统的零相位。

2.根据权利要求1所述的超精密飞刀铣削加工的刀具动平衡在机测定调整装置，其特征在于，还包括机械式筒夹，所述飞刀盘通过机械式筒夹安装固定于所述空气轴承主轴上，并且所述飞刀盘位于所述工作台的上方。

3.根据权利要求1所述的超精密飞刀铣削加工的刀具动平衡在机测定调整装置，其特征在于，所述飞刀盘两侧对称地开有用于安装金刚石飞刀和金刚石飞刀配重的安装孔位，所述金刚石飞刀和金刚石飞刀配重通过紧定螺钉固定于相应的安装孔位中，所述金刚石飞刀伸出安装孔位的长度大于金刚石飞刀配重伸出安装孔位的长度。

4.根据权利要求1所述的超精密飞刀铣削加工的刀具动平衡在机测定调整装置，其特征在于，所述飞刀盘的上表面沿圆周方向均布多个所述螺钉孔。

5.根据权利要求1所述的超精密飞刀铣削加工的刀具动平衡在机测定调整装置，其特征在于，所述计算机基于互相关法和影响系数法获得飞刀系统的不平衡重量及不平衡位置。

6.采用权利要求1～5中任一权利要求所述的超精密飞刀铣削加工的刀具动平衡在机测定调整装置进行刀具动平衡在机测定调整的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

(一)根据所要求的平衡精度计算飞刀系统的允许不平衡量；

(二)通过可调整移动平台分别调整每个激光位移传感器的位置，使其中一个激光位移传感器的激光射在飞刀盘的外侧，另一个激光位移传感器的激光射在金刚石飞刀的刀尖上；

(三)使空气轴承主轴达到加工所需转速，通过激光射在飞刀盘外侧的激光位移传感器采集飞刀系统的振动位移数据并传给传感器控制器，激光射在金刚石飞刀刀尖上的激光位移传感器采集所述刀尖的位置并传给所述传感器控制器，从而再通过所述计算机标记飞刀系统的零相位；

(四)基于步骤(三)中的两个激光位移传感器的数据，通过互相关法提取飞刀系统的振动数据的幅值和相位；

(五)空气轴承主轴停止转动，在飞刀盘的上表面任意一个螺钉孔中安装一颗平衡螺钉，重复步骤(三)和步骤(四)，以获得安装平衡螺钉后飞刀系统的振动数据的幅值和相位；

(六)基于步骤(四)和步骤(五)获得的两组振动数据的幅值和相位，标定飞刀系统在步骤(三)的空气轴承主轴转速下的影响系数，并计算飞刀盘上的不平衡重量和不平衡位置，最后拆卸步骤(五)中安装的平衡螺钉；

(七)在飞刀盘上与步骤(六)获得的不平衡位置对称的位置添加与不平衡重量相等的平衡螺钉，重新测定飞刀系统的剩余不平衡量；

(八)如步骤(七)中测定的剩余不平衡量小于步骤(一)中的允许不平衡量，则完成飞刀系统的动平衡调整，反之，重复步骤(七)，直至剩余不平衡量小于步骤(一)中的允许不平衡量。