Пристрій для автоматичного балансування

Предлагается устройство для автоматической балансировки, которое может найти широкое применение в машиностроении, станкостроении и други х отраслях те хники для балансировки шпиндельных узлов с дисбалансом и других неуравновешенных роторов. Известно устройство для автоматический балансировки шпиндельных узлов станков с тремя одинаковыми корректирующими (неуравновешенными) дисками, расположенными на шпинделе (Современные методы и средства балансировки машин и приборов / Под ред. д.т.н., проф. В.А. Щепетильникова. М.: Машиностроение, 1985. - С.172, рис.7.10). Корректирующие диски в процессе балансировки шпиндельного узла поворачиваются вокруг оси шпинделя за счет сил торможения дисков фрикционными, гидравлическими, пневматическими или электромагнитными устройствами, установленными с одной стороны дисков. Балансировка с помощью данного устройства ведется методом случайного поиска с помощью датчика для измерения амплитуды вибраций, шпинделя, задатчика допустимого уровня колебаний и устройства сравнения фактических амплитуд с доп устимым их значением. Недостатком данного устройства является то, что величина остаточного дисбаланса зависит от усилий фиксации корректирующих дисков и конструкции системы автоматического управления. Последняя работающая от сигнала датчика колебаний является сложной, так как при этом требуются устройства усиления и сравнения фактических колебаний и заданных. Кроме того, одностороннее воздействие устройства торможения на корректирующие диски (с целью их поворота) приводит к возникновению неуравновешенных сил, которые смещают шпиндель в радиальном направлении, что приводит к вибрациям и невозможности балансировки. Наиболее близким к изобретению является устройство для автоматической балансировки шпиндельных узлов (А.с. СССР №1779464 прототип), снабженное двумя одинаковыми корректирующими дисками, устройством их фиксации и устройством торможения дисков, которое выполнено в виде симметричной гидростатической опоры, состоящей из двух (или более) противоположно установленных сегментных подпятников, сопрягаемых с корректирующими дисками. Возникающий дисбаланс шпинделя устраняется за счет изменения зазора между сегментами подпятником и корректирующими дисками при радиальной вибрации шпинделя. При уменьшении зазора происходит поворот дисков силами торможения до тех пор, пока дисбаланс не будет уравновешен. При этом, благодаря установке сегментных подпятников противоположно друг др угу, смещение шпинделя в радиальном направлении уменьшается. Недостатком данного устройства является большая величина остаточного дисбаланса, которая обусловлена, в основном, усилием, создаваемым устройством фиксации корректирующи х дисков. Усилие фиксации нельзя уменьшать вследствие появления ложного срабатывания корректирующи х дисков под действием центробежной силы. При высоких частотах вращения шпинделя остаточный дисбаланс может не соответствова ть допустимым значениям для данного класса точности балансировки. Предлагаемое изобретение усовершенствует устройство автоматической балансировки по а.с. СССР №1779464. Изобретение направлено на решение задачи снижения величины остаточного дисбаланса (оставшегося после проведения балансировки шпинделя прецизионного станка с неуравновешенной обрабатываемой заготовкой или неуравновешенным шлифовальным кругом). По результатам испытаний экспериментального образца устройства автоматической балансировки по данному изобретению остаточный дисбаланс уменьшился в 2,5 раза по отношению к прототипу. Усовершенствование состоит в том, что на шпиндель станка, кроме основных корректирующи х дисков, устанавливается дополнительный корректирующий диск с меньшей неуравновешенностью, чем у основных дисков, равной, как минимум, величине остаточного дисбаланса после уравновешивания основными корректирующими дисками. Дополнительный корректирующий диск размещается между основными дисками и его угловое положение фиксируется устройствами фиксации, встроенными в основные корректирующие диски. Основные и дополнительный корректирующие диски установлены с помощью подшипников на шпинделе и с зазором вставлены в симметричную гидростатическую опору, жестко связанную с корпусом шпиндельной бабки станка. При этом основные диски фиксируются устройствами фиксации расположенными на шпинделе станка. Снижение остаточного дисбаланса достигается в результате того, что дополнительный корректирующий диск компенсирует дисбаланс, оставшийся после балансировки основными корректирующимися дисками. Происходит это вследствие того, что дополнительный корректирующий диск поворачивается относительно основных корректирующи х дисков, так как устройства его фиксации установлены в основных корректирующи х дисках, а усилие фиксации значительно меньше, чем усилия фиксации основных дисков. Эффект от применения изобретения заключается в том, что оно позволяет уменьшить величину остаточного дисбаланса, что в свою очередь позволит улучшить качество обработки изделий и повысить надежность эксплуатации прецизионного металлорежущего станка, не снижая скорости вращения шпинделя. На чертеже (фиг.) показано предложенное устройство для автоматической балансировки, сечение. Устройство для автоматической балансировки содержит основные корректирующие диски 1, 2, как в прототипе, а также дополнительный корректирующий диск 3. Все три диска имеют отверстия, часть из которых для создания искусственной неуравновешенности залита свинцом. Эти диски установлены с помощью радиальных подшипников 4, 5, 6 на шпинделе 7 и в осевом направлении закреплены посредством гайки 8. Дополнительный корректирующий диск 3 размещен между основными дисками. Его неуравновешенность меньше, чем у основных дисков; она равна величине остаточного дисбаланса при уравновешивании двумя основными дисками. Соответственно усилия фиксации этого диска также меньше. Угловое положение дисков 1 и 2 относительно шпинделя 7 фиксируется при помощи регулировочных винтов 9, пр ужин 10 и шариков 11, входящи х в лунки на боковых поверхностях дисков 1 и 2. Угловое положение дополнительного корректирующего диска 3 фиксируется устройствами фиксации, установленными в дисках 1 и 2 при помощи регулировочных винтов 12, пружин 13 и фторопластовых вставок 14, входящи х в лунки на боковых поверхностях диска 3. Корректирующие диски с зазором установлены в гидростатической опоре 15, состоящей из двух противоположно расположенных сегментных подпятников, в которых выполнены карманы 16 и подводящие каналы 17. Устройство автоматической балансировки работает следующим образом, При вращении шпиндельного узла с неуравновешенной заготовкой шпиндель вместе с корректирующими дисками под действием центробежных сил смещается в сторону неуравновешенности, например вверх. При этом зазор а между корректирующими дисками и гидростатической опорой уменьшается, что приводит к появлению на корректирующих дисках тормозных сил. Когда эти силы превысят усилия фиксации подпружиненных шариков 11 и фторопластовых вставок 14, корректирующие диски начнут поворачиваться на шпинделе относительно друг друга. Поворот основных дисков относительно шпинделя является первой (грубой) ступенью компенсации дисбаланса заготовки. Поворот дополнительного корректирующего диска относительно основных является второй (точной) ступенью компенсации дисбаланса заготовки. Вторая ступень компенсации за счет малой неуравновешенности дополнительного корректирующего диска и малых усилий его фиксации имеет меньшую нечувствительность срабатывания, что обеспечивает снижение остаточного дисбаланса. При достижении углового положения, в котором суммарный дисбаланс корректирующи х дисков уравновесит дисбаланс заготовки, амплитуда колебаний шпинделя уменьшится, а величина гидростатического зазора s увеличится. При этом тормозные силы на корректирующи х дисках станут меньше сил их фиксации и процесс балансировки завершается.