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上海寶鋼軋輥磨床裝配SBS動平衡系統：
寶鋼冷軋廠正在運行的美國FARREL軋輥磨床,1978年引進時由于當時條件所限
,沒有配備目前在先進工業國已普遍采用的在線動平衡裝置。
因砂輪僅由人工進行安裝前的傳統靜平衡試驗,其初始平衡精度就比較差;
再加上磨削過程中砂輪表面微孔對冷卻液的吸附,以及砂輪磨損和修整所增添的附加不平衡,
所以影響軋輥的磨削質量。特別是因砂輪不平衡造成的徑向跳動在軋輥表面上留下較大的磨削振痕。

近年來,美國SBS砂輪在線動平衡系統在全球獲得廣泛的采用,我國多家磨床制造廠
也相繼配備SBS系統于國產磨床產品上。
1995年夏在FARREL磨床維修中配用了從美國許密特(Schmitt)工業公司進口的SBS動平衡裝置。

2.　傳統靜平衡存在的問題

2.1　砂輪的殘余靜不平衡

人工做靜平衡時,由于磨床砂輪直徑較大、自重較大,導致靜慣性較大,所以當靜平衡
做到一定程度就無法繼續下去,
此時砂輪仍然保留一定的殘余靜不平衡,結果造成平衡的精度較差。
按寶鋼冷軋廠FARREL軋輥磨床的砂輪計算,其殘余靜不平衡力矩約為0.04N?m。2.2　砂輪的偶不平衡

砂輪制造中除了靜不平衡外,往往還同時存在偶不平衡等情況,該偶不平衡盡管不太大,但對
于高精度磨床來講也是不可忽視的,而這種偶不平衡不可能用靜平衡法消除。

2.3　砂輪表面微孔對冷卻液吸附的不平衡

在磨削過程中,由砂輪表面微粒及微孔對冷卻液吸附的不均勻性就會造成砂輪的附加不平的附加不平衡。
　　　　　　　　　　　　　　　　

2.4　砂輪磨損和修正中

由于砂輪是非均勻的顆粒粘合體,其表層微粒的磨損以及不定時的表面修正都會造成砂輪新的
不平衡,這些附加不平衡也不可能用靜平衡法消除。

總之,想要讓砂輪磨削出準確的尺寸和光潔的表面,防止磨削過程中的振動,但引起振動的主要原因又恰恰在砂輪本身。
先天的不平衡無法避免,再加上后天的不平衡,使磨床砂輪的旋轉始終處于不平衡的狀態之中。

3.SBS在線動平衡的技術特點

3.1　SBS系統的組成

SBS系統是由微處理機控制的全自動在線動平衡裝置,它具備數控、自動、手動多項運行功能。
它由振動傳感器、控制微機及平衡頭等裝置組成,圖1為該系統組成示意圖。

振動傳感器測得的信號輸入微控制機處理后,微機發出馬達驅動信號從而控制平衡頭達到在線動平衡的設定目標。

圖3　平衡頭安裝示意圖

由微機按拾振信號驅動平衡頭內2個微電機,第一步2個微電機同時正轉或反轉,使2個平衡塊
的角平分線與不平衡質量的半徑成180°,
滿足2個補償平衡塊夾角的方向與砂輪的不平衡質量處于相反方向;第二步2個微電機一個
正轉另一個反轉或者一個反轉另一個正轉,來調整2個平衡

圖1　SBS系統的組成

3.2　SBS系統的拾振原理

振動傳感器把收集到的磨床的各種振動信號輸入微機,
由微機內的窄波濾波器按主軸轉速濾波,分辨出由砂輪不平衡引起的即刻振動值(徑向振動位移值)。
為了使振動傳感器監測到直接影響磨削質量的砂輪的徑向振動,帶磁性的傳感器
的圓柱面好垂直于“砂輪與工件的接觸面”(見圖2)。

3.3　SBS系統的平衡原理

平衡頭裝在磨床的主軸端(見圖3),它隨主軸轉動,

平衡頭內有2個質量補償平衡重塊,分別由圖4　塊與砂輪中心點連線的夾角大小,滿足
補償平衡塊的質量與砂輪不平衡質量相等(見圖4)。
2個微電機的各自旋轉方向及其角度可由微機按拾振信號控制,也可由人工手動控制,
直至達到設定的振動目標值之內為止。

SBS全自動磨床砂輪在線動平衡系統在軋輥磨床的應用

括冷卻液的吸附)好的砂輪去磨削出高質量的工件。一旦砂輪接觸到工件,由于被磨工
件的種種狀態必然產生變化莫測的磨削反力,在這種情況下不必要也不可能進行平衡。

SBS系統在寶鋼冷軋廠的應用

寶鋼冷軋廠的FARREL軋輥磨床自1995年9月使用SBS系統至今,其在線動平衡效果相當明顯。

該磨床的砂輪尺寸為

5.4　避免外界振動

SBS平衡系統的設計旨在糾正砂輪的動態不平衡,提高加工件的表面磨削質量
和磨削精度,故只按磨床主軸轉速頻率范圍來濾查磨床的振動信號,
對此頻率以外的附加振動都忽略不計,如當鄰近機械以相同的頻率工作或產生
相近頻率范圍的附加振動信號,則SBS系統的控制微機可能會誤認處理。
因此如有外界振動存在,磨床應裝有避振器或隔離措施,才能確保SBS系統的正
常工作。寶鋼冷軋磨床基礎安裝較好,外界振動也很小。
SBS系統也可以快速檢測外界振動,但只能檢測不能消除。

5.5　正確安放傳感器

前面已提到振動傳感器的安放位置與方向十分重要,初裝時可以用其磁性底座,
等找到較合適的方位后也可作固定方式。
其基本原則是傳感器的接觸平面要平行于砂輪與工件的接觸切面,這樣才能直
接檢測到影響磨削的振動。

關于“SBS”動平衡系統曲軸磨床的試驗報告

 例：上海大眾汽車公司發動機一廠先后為幾臺十年役齡的英國藍迪斯曲軸磨床
配裝SBS 砂輪動平衡系統，取得了很好的效果。
舉今年春天配裝的主軸頸五砂輪磨床為例：雖新裝五片直徑一米一的砂輪
組時，可按出廠標記相互錯位，以達到一定程度的初始平衡；
但在未裝SBS之前，經過了一段時間的使用，五片砂輪各自惡化的不平衡狀
態呈無規則的矢量迭加，實際振動值可能經常變得很糟糕。
此次安裝SBS系統前測得砂輪振動量為7-9um，安裝后則迅速降低并
保持在0.5-0.9um。一系列精測結果顯示：工件圓度的提高相當明顯。

未采用SBS時，主軸頸五處的圓度不但差異大而且部份超差：2.66-6.34um；采用SBS

后，圓度值大大提高并相互很接近：1.40-1.99um。（見下表及圖6）

例：位于上海外高橋的德國FAG軸承廠先后為四臺舊無心磨床加配了SBS系統
，軸承滾柱的磨削圓度得到了穩定的改善和控制。
從該廠的測量報告反映：圓度從1.00um    提高為0.15um,保證了返銷歐洲產品的優良質量。