数控机床主轴系统在线动平衡技术

　　目前，高精度、高速度、高智能化已融入各行各业，更是装备制造业发展水平的重要标志。机床主轴更是数控机床的关键部件，高速主轴动不平衡造成的振动是导致机器加工精度降低、产生噪声的主要因素，即使精度高、平衡良好机床主轴，仍会存在设计、制造、工件装夹、磨损、负载冲击等原因破坏原有平衡状态。本书主要介绍应用高速主轴在线动平衡技术，实时监测主轴运行状态，抵消不平衡量，实现快速、高效、精准平衡，为减少机械故障，确保安全生产具有重要意义。

　　王展，博士后，沈阳建筑大学机械工程学院副教授，硕士生导师。中国振动工程学会会员、中国振动工程学院转子力学专业委员会理事、中国力学学会动力学与控制专业委员会理事、辽宁省振动工程学会理事，主持国家自然科学基金青年基金、辽宁省自然科学基金、沈阳建筑大学重点实验室开放基金等项目，参与863计划项目、国家自然科学基金面上项目等国家省市项目20余项，获得中国博士后科学基金优秀学术专著出版资助，发表论文近20篇，取得专利授权3项，出版学术专著1部，获得2018年辽宁省自然科学学术成果奖。

第1章绪论1
1.1引言1
1.2主轴动平衡技术发展现状2
1.2.1直接式在线动平衡装置3
1.2.2间接式在线动平衡装置4
1.2.3混合式在线动平衡装置4
1.2.4国内外目前主轴动平衡装置的主要方式6
1.3主轴系统不平衡原理8
1.3.1不平衡量表示8
1.3.2不平衡的分类11
1.3.3校正质量块移动与校正面选择13
1.4本章小结15
第2章主轴系统不平衡振动特征提取技术16
2.1主轴振动信号噪声的去除16
2.1.1小波去除噪声思路16
2.1.2小波去除噪声方案17
2.2主轴振动信号调理技术18
2.2.1函数选板滤波器Ⅵ21
2.2.2FIR滤波器对振动信号调理25
2.3主轴振动信号的采样技术26
2.3.1主轴振动信号整周期采样27
2.3.2主轴振动信号的量化??截断与能量泄露28
2.4主轴不平衡振动信号提取方法29
2.4.1不平衡振动信号幅值和相位的提取方法29
2.4.2基频信号幅值和相位的传统FFT提取方法30
2.4.3基频信号幅值和相位的整周期截取提取方法31
2.4.4基频信号幅值和相位的相关分析提取方法32
2.4.5基频信号幅值和相位的互功率提取方法34
2.4.6基频信号幅值和相位的正弦逼近提取方法35
2.5本章小结36
第3章主轴在线动平衡及调控技术37
3.1主轴在线动平衡技术37
3.1.1在线动平衡技术37
3.1.2在线动平衡技术研究展望39
3.2主轴动平衡调控方法40
3.2.1刚性主轴的动平衡方法40
3.2.2柔性主轴的动平衡方法43
3.2.3其他动平衡方法47
3.2.4动平衡方法展望49
3.3本章小结49
第4章主轴不平衡振动特征提取的应用50
4.1振动信号采集装置50
4.1.1振动信号传感器50
4.1.2振动信号数据采集器52
4.2基于互相关的主轴不平衡振动特征提取54
4.2.1主轴振动信号特征提取仿真54
4.2.2信号提取方法实验分析56
4.2.3主轴振动信号提取后动平衡实验对比58
4.3基于全相位傅里叶变化的主轴不平衡振动特征提取59
4.3.1主轴振动信号特征提取仿真59
4.3.2主轴振动信号特征提取实验及对比63
4.3.3不平衡特征提取后动平衡实验65
4.4本章小结67
第5章主轴动平衡调控技术实现及影响因素68
5.1主轴在线动平衡调控技术应用68
5.1.1单面检测主轴在线动平衡技术应用68
5.1.2单面全矢量检测主轴在线动平衡技术应用70
5.1.3双面全矢量检测主轴在线动平衡技术应用74
5.2主轴在线动平衡调控影响因素分析77
5.2.1转速对试验平台的影响79
5.2.2转速对主轴动平衡效果的影响80
5.2.3试重块试加角度对动平衡效果的影响82
5.3本章小结88
第6章主轴动平衡质量补偿优化技术及应用90
6.1主轴在线动平衡移动策略90
6.1.1电动机驱动机械式平衡装置90
6.1.2主轴动平衡质量补偿策略应用91
6.1.3平衡装置质量块移动策略实验与分析94
6.2高速主轴动平衡质量补偿优化技术97
6.2.1动平衡质量补偿策略优化97
6.2.2补偿优化数学模型98
6.2.3高速主轴动平衡调控模拟98
6.3高速主轴在线动平衡策略优化实验与分析104
6.3.1配重块的移动策略104
6.3.2质量补偿策略优化实验111
6.3.2实验结果分析116
6.4本章小结116
参考文献117