[发明专利]动态补偿平衡器

说明书

本发明涉及平衡装置，特别是平衡旋转物体的装置，而这些旋转物体有着变化的质量中心。

不断追求更高的生产率和更高的加工精度给许多制造业提出了一些不易解决的问题。设计制造高效和准确加工圆形工件的设备的挑战已扩展到机床，该机床是用靠模头加工一个不动的工件。纽莫瑞玻TM（Numeribore·TM）机床是靠模机床的一个典型例子，它是由爱姆塞国际公司（AMCA    Interrational    Corporation）戴维斯工具部（Davis    Tool    Division制造的。

高速旋转需要新式的靠模机床，因此，靠模头必须精确地平衡。不平衡条件会导致不准确的几何形状。当用靠模头切削尺寸有变化的孔或旋转的锥表面时，刀具和刀具滑板相对旋转轴线变化的距离要求施加相应变化的平衡力。

当使用比较小的靠模头时，平衡问题会更严重。许多情况下，在用靠模头加工特殊工件而靠模头需用小包络体时，提供足够的质量以适当地平衡地削工具和滑板是十分困难的。在靠模头滑板行程较大，旋转速度比较高时，问题更为突出。

人们已经做了工作，试图解决上述问题。例如，美国4577535专利介绍了一种带有平衡的靠模头的靠模机床。在靠模头内部有一对啮合的平衡重。平衡重是沿着旋转轴线的径向方向移动，与切削刀具和滑板的运动方向相反。虽然4577535专利系统一般说来还令人满意，但是它的最大运转速度比所要求的低一些。美国专利4620464号公开了具有平衡的镗削头，但其刀具行程十分有限。其他已知的平衡系统也不能满意地补偿径向可移动件的位置变化以及高速靠模头的径向可移动件的载荷变化。

本发明的目的是提供一种动态补偿平衡器，它适用相当广泛的速度变化以及质量偏距中心和偏心部件质量的变化。它是由流体驱动的平衡重和伺服机构控制的调谐系统这样的装置来实现的。

本发明的目的可以通过以下措施来达到，在有床头箱的、并用于在工件上加工旋转表面的机床上，床头箱内安装一个有凸缘的轴套，它可绕一中心轴线旋转;安装在轴套内的心轴可沿中心轴线往复运动使轴套内心轴往复运动的第一控制装置，一个动态平衡补偿器包括：安装在轴套上与之旋转的机架;安装在机架内，在一个垂直于中心轴线的平面内作朝和移离中心轴线往复运动的滑板，滑板包括加工工件用的切削刀具;为响应轴套内心轴的往复运动，用于使滑板往复运动的第一驱动装置;安放在机架内，在垂直于中心轴线的平面作往复运动的平衡重装置，安装在机架上的平衡系统直接把滑板联接到平衡重装置并由滑板直接往复驱动，它使平衡重装置与滑板的往复运动同步地，但方向相反地运动，从而在滑板作移向和移离中心轴线的往复运动时起平衡作用。

本发明的目的，还可以通过以下措施来达到。

动态平衡补偿器可以装在机床的靠模头内，装上的靠模头绕中心轴线旋转。靠模头可以安装到普通的床头箱转动式的轴套上。靠模头包括一个机架，机架被导入轴套并用螺钉固定在轴套上。机架形成一个T型通道，滑板可沿着中心轴线的径向方向往复滑动。切削刀具固定在滑板上。

要使滑板和切削刀具能够径向移动，靠模头包含一个由装在轴套内的心轴驱动的机构。心轴在传统数控系统的控制下沿着中心轴线作往复运动，在心轴与靠模头之间的驱动机构，最好是一个技术上已知的消除间隙的驱动机构，例如紧拢齿轮系。在旋转轴套中往复运动的心轴产生相应的滑板和切削刀具的径向移动，以适应正在由靠模头加工的工件的直径或轮廓的变化。

靠模加工时为补偿滑板和切削刀具径向位置的变化，本发明的靠模头包含一块平衡重，它被安装在靠模头滑板和机架凹部的位置。平衡重在与滑板组同平面内以相反方向作往复平行运动。在优先选用的实施例中，平衡重相对于滑板相反方向的往复运动，是由平衡机构来完成的。平衡机构被固定在靠模头机架上，该机构至少有两个分别带有壳体的液体油缸。其中一个油缸的活塞杆联接到滑板上，另一个油缸的活塞杆与平衡重相联。在第一个活塞侧边或滑板油缸有通孔直到第二个油缸活塞的侧面，在两个油缸之间放入了一定量的不可压缩液体。任何一个油缸活塞杆一侧没有也无须液体。

平衡重和滑板是这样设计的，使他们各自的质量中心与旋转中心轴线的径向相反，从中心轴的轴向方向观察，不考虑他们在靠模头机架中的相互位置。此外，平衡重的质量中心位于中心轴线和第二油缸或平衡重油缸之间。这样，当靠模头绕中心轴线旋转时，平衡重对第二个油缸内的液体作用一个离心力，进而在两个油缸的活塞上产生压力。由于滑板是数控控制，油缸内的压力对于滑板的位置没有影响。