振動(dòng)對(duì)軸承溝道磨床的磨削加工精度和穩(wěn)定性有很大的影響，為了保證磨床的加工性能，廠家在出廠之前對(duì)電動(dòng)機(jī)、皮帶輪以及軸系都進(jìn)行了的平衡，而磨床的振動(dòng)主要和不穩(wěn)定的振源是砂輪的不平衡引起的，盡管出廠前對(duì)其進(jìn)行了平衡，但由于砂輪本身在加工過(guò)程中處在不斷變化的過(guò)程中，如加工過(guò)程中的磨損不均勻，對(duì)冷卻液的吸附不一致，修正偏差和更換新砂輪時(shí)的裝配誤差及材質(zhì)等種種因素，都會(huì)造成砂輪系統(tǒng)的質(zhì)量中心偏離其旋轉(zhuǎn)軸線從而引起磨床振動(dòng)。這種振動(dòng)將使零件的加工表面出現(xiàn)振紋，對(duì)加工精度影響很大。因此，如果能對(duì)磨床砂輪系統(tǒng)進(jìn)行快速的自動(dòng)平衡，將能夠有效地提高軸承零件的加工精度和生產(chǎn)效率。　　

　　一、平衡原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)　　

　　1．平衡原理砂輪可以看成是由無(wú)數(shù)微小的質(zhì)點(diǎn)組成的。這些微小質(zhì)點(diǎn)在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的慣性力構(gòu)成的慣性力系，可以向質(zhì)心簡(jiǎn)化為一個(gè)合力F，它是各個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)的離心力Fi，矢量的合成，即：　　

　　式中 mi——第i個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，kg　　

　　ri——第i個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)到旋轉(zhuǎn)軸線的距離矢量，m　　

　　Fi——第i個(gè)微小質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生的離心慣性力，N　　

　　M——砂輪旋轉(zhuǎn)體的總質(zhì)量，kg　　

　　rc——砂輪旋轉(zhuǎn)體質(zhì)心到旋轉(zhuǎn)軸線的距離矢量，m　

　　ω——砂輪旋轉(zhuǎn)的角速度，rad/s　　

　　當(dāng)砂輪旋轉(zhuǎn)的離心慣性力系是一個(gè)平衡的力系時(shí)，此時(shí)砂輪的慣性中心與旋轉(zhuǎn)軸線一致，即rc =0，所以根據(jù)上式合力F為0，即不存在不平衡量，這是一種理想狀態(tài)。事實(shí)上，由于前面提及的原因，實(shí)際砂輪總是或多或少地存在著不平衡，其慣性中心都或多或少地偏離其旋轉(zhuǎn)軸線，從而使得rc不等于0。根據(jù)上式，合力F不為0，此時(shí)令U=Mrc，并將它稱(chēng)作砂輪的不平衡量。用它來(lái)表征不平衡量的大小，對(duì)于砂輪自動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)多采用砂輪軸前軸承處拾取振動(dòng)的位移峰值（μm）來(lái)衡量平衡精度水平的高低，自動(dòng)平衡的精度一般可以達(dá)到＜1μm，如果設(shè)備整體狀態(tài)良好則動(dòng)平衡精度可以達(dá)到＜0.1μm。（電主軸整體行業(yè)概況）　　

　　2．平衡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)砂輪自動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)成如圖2所示，測(cè)振傳感器用于拾取振動(dòng)信號(hào)并將振動(dòng)信號(hào)傳入測(cè)控單元，光電開(kāi)關(guān)用以獲取轉(zhuǎn)速信息，同時(shí)也是同步信號(hào)，它提供相位基準(zhǔn)，將該信號(hào)鎖相倍頻后，控制信號(hào)的采集可實(shí)現(xiàn)整周期同步采樣，可以大幅降低信號(hào)的相位誤差。測(cè)量控制單元完成信號(hào)采集、分析處理、結(jié)果顯示、輸出控制等系統(tǒng)的主要功能，同時(shí)可以將采集的原始信號(hào)通過(guò)RS-232上傳至上位機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。　　

　　整機(jī)在常態(tài)下，平衡頭隨著主軸同頻旋轉(zhuǎn)，當(dāng)整機(jī)進(jìn)入自動(dòng)平衡狀態(tài)時(shí)，平衡頭根據(jù)計(jì)算得出的不平衡量的大小和方位，接收測(cè)控系統(tǒng)的指令，調(diào)整兩平衡塊的位置，使平衡塊所產(chǎn)生的平衡矢量抵消砂輪不平衡量，當(dāng)振動(dòng)值小于預(yù)置值時(shí)平衡過(guò)程結(jié)束。　

　　二、系統(tǒng)的硬件原理　　

　　壓電傳感器用于拾取振動(dòng)信號(hào)，由于ADuC812自帶8路12位AD，所以壓電傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)電荷放大及電壓放大后，可以直接送入812的P1口。采樣所獲得的數(shù)據(jù)已經(jīng)包含了振動(dòng)信號(hào)的幅值、相位及平衡轉(zhuǎn)速信息，通過(guò)解算可以得到兩平衡塊的補(bǔ)償位置。測(cè)控單元據(jù)此發(fā)出控制命令，通過(guò)接口電路并放大之后，控制兩平衡塊到達(dá)補(bǔ)償位置從而實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)償。同時(shí)也可以將數(shù)據(jù)通過(guò)RS-232串行口上傳至PC機(jī)，由上位機(jī)的LabVIEW程序進(jìn)行進(jìn)一步的處理和分析。