[发明专利]一种高速电主轴主动平衡控制系统

说明书

本发明中公开了一种高速电主轴主动平衡控制系统，包括电源模块、控制处理模块、振动信号调理模块和转速信号整形模块，所述的电源模块连接到控制处理模块，所述的控制处理模块分别连接到振动信号调理模块和转速信号整形模块。本发明以微控制器为核心，利用传感检测技术，实现了实施检测电主轴的振动和转速信息，依次作为依据通过微控制器分析来控制平衡头、电主轴的转速和转向，有效的实现了电主轴在高速转动状态下对电主轴的主动平衡控制。

技术领域

本发明涉及数控机床零件平衡控制领域；特别涉及一种高速电主轴主动平衡控制系统。

背景技术

电主轴作为数控机床的关键功箍部件之一，它的性能好坏在很大程度上直接决定了高档数控机床的整机性能口。我国机床的技术指标与世界先迸水平的根本差距不是精度、速度等技术参数，雨在于表现机床内在水平的稳定性和可靠性。在《中国制造2025》中明确提出高档数控机床是实现制造强国的九项战略任务之一，也是国家十三五规划中明确指出的重点发展产业吼。由于电主轴系统都存在不可避免的质量不平衡，由此产生与转速的平方成正比的不平衡激励是机床运行过程中的主要激振源。高速高精度机床常处于超临界转速下运转，随着转速的提高，不平衡激振力会成倍于普通转速机床急剧增大，由此对电主轴系统的性能和安全运行会产生严重影响。这不仅会影响数控机床加工零件的质量，还会使机床的寿命大大缩短，不平衡过大的情况下甚至会引起控制系统的崩溃。而这些设备通常价格昂贵，维护费用不菲。由于以上原因，如何抑制不平衡引起的振动己成为影响高速高精度数控机床稳定性及可靠性的关键问题之一。对于工作速度较低的电主轴，通常采用离线的振动平衡方法，也称之为静平衡方法，这种方法需要工人熟练的平衡经验，其工作量大，工作效率低，而且容易受平衡导轨精度、摩擦力及操作者技术水平的影响，平衡精度受到很大的限制。随着电主轴的转速从几十转每分钟提高到几千转甚至上万转每分钟，传动的动平衡检测，需要拆卸出电主轴进行机械动平衡检验，耗费时间打，在拆卸过程中容易造成拆卸损伤，耗费时间和人力，这时候我们就需要用主动平衡技术来解决电主轴的不平衡问题，特此开发了一种高速电主轴主动平衡控制系统。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术中出现的问题，提供一种高速电主轴主动平衡控制系统，该系统以微控制器为核心，利用传感检测技术，实现了实施检测电主轴的振动和转速信息，依次作为依据通过微控制器分析来控制电主轴的转速和转向，有效的实现了在高速转动状态下对电主轴的主动平衡控制。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种高速电主轴主动平衡控制系统，包括电源模块、控制处理模块、振动信号调理模块和转速信号整形模块，所述的电源模块连接到控制处理模块，所述的控制处理模块分别连接到振动信号调理模块和转速信号整形模块；

进一步的，作为优选的技术方案，所述的主控制处理模块包括微控制器，所述微控制器设置有PWM端口，所述PWM端口连接到连接到直流电机驱动模块，所述微控制器的I/O端口连接到电机变频设备用于控制电机转动方向；

进一步的，作为优选的技术方案，所述的微控制器还连接有平衡头所述，所述平衡头设置在电主轴一端。

进一步的，作为优选的技术方案，所述的振动信号调理模块包括依次连接的传感器、传感器恒流供电电路、射极跟随电路、一阶有源滤波电路、运放反馈电路和程控放大电路和电压钳位电路；

进一步的，作为优选的技术方案，所述的传感器为压电式加速度传感器，所述电式加速度传感器的信号线和电源线共用，所述传感器设置在电主轴一端；

进一步的，作为优选的技术方案，所述的转速信号整形模块包括依次连接的转速传感器和脉冲整形电路，所述的转速传感器套设在电主轴中部；

进一步的，作为优选的技术方案，所述的微控制器还设置有JTAG接口和SCI接口，所述的JTAG接口和SCI接口连接上位机；