上海宝钢轧辊磨床装配SBS动平衡系统：
宝钢冷轧厂正在运行的美国FARREL轧辊磨床,1978年引进时由于当时条件所限
,没有配备目前在先进工业国已普遍采用的在线动平衡装置。
因砂轮仅由人工进行安装前的传统静平衡试验,其初始平衡精度就比较差;
再加上磨削过程中砂轮表面微孔对冷却液的吸附,以及砂轮磨损和修整所增添的附加不平衡,
所以影响轧辊的磨削质量。特别是因砂轮不平衡造成的径向跳动在轧辊表面上留下较大的磨削振痕。

近年来,美国SBS砂轮在线动平衡系统在全球获得广泛的采用,我国多家磨床制造厂
也相继配备SBS系统于国产磨床产品上。
1995年夏在FARREL磨床维修中配用了从美国许密特(Schmitt)工业公司进口的SBS动平衡装置。

2.　传统静平衡存在的问题

2.1　砂轮的残余静不平衡

人工做静平衡时,由于磨床砂轮直径较大、自重较大,导致静惯性较大,所以当静平衡
做到一定程度就无法继续下去,
此时砂轮仍然保留一定的残余静不平衡,结果造成平衡的精度较差。
按宝钢冷轧厂FARREL轧辊磨床的砂轮计算,其残余静不平衡力矩约为0.04N・m。2.2　砂轮的偶不平衡

砂轮制造中除了静不平衡外,往往还同时存在偶不平衡等情况,该偶不平衡尽管不太大,但对
于高精度磨床来讲也是不可忽视的,而这种偶不平衡不可能用静平衡法消除。

2.3　砂轮表面微孔对冷却液吸附的不平衡

在磨削过程中,由砂轮表面微粒及微孔对冷却液吸附的不均匀性就会造成砂轮的附加不平的附加不平衡。
　　　　　　　　　　　　　　　　

2.4　砂轮磨损和修正中

由于砂轮是非均匀的颗粒粘合体,其表层微粒的磨损以及不定时的表面修正都会造成砂轮新的
不平衡,这些附加不平衡也不可能用静平衡法消除。

总之,想要让砂轮磨削出准确的尺寸和光洁的表面,防止磨削过程中的振动,但引起振动的主要原因又恰恰在砂轮本身。
先天的不平衡无法避免,再加上后天的不平衡,使磨床砂轮的旋转始终处于不平衡的状态之中。

3.SBS在线动平衡的技术特点

3.1　SBS系统的组成

SBS系统是由微处理机控制的全自动在线动平衡装置,它具备数控、自动、手动多项运行功能。
它由振动传感器、控制微机及平衡头等装置组成,图1为该系统组成示意图。

振动传感器测得的信号输入微控制机处理后,微机发出马达驱动信号从而控制平衡头达到在线动平衡的设定目标。

图3　平衡头安装示意图

由微机按拾振信号驱动平衡头内2个微电机,第一步2个微电机同时正转或反转,使2个平衡块
的角平分线与不平衡质量的半径成180°,
满足2个补偿平衡块夹角的方向与砂轮的不平衡质量处于相反方向;第二步2个微电机一个
正转另一个反转或者一个反转另一个正转,来调整2个平衡

图1　SBS系统的组成

3.2　SBS系统的拾振原理

振动传感器把收集到的磨床的各种振动信号输入微机,
由微机内的窄波滤波器按主轴转速滤波,分辨出由砂轮不平衡引起的即刻振动值(径向振动位移值)。
为了使振动传感器监测到直接影响磨削质量的砂轮的径向振动,带磁性的传感器
的圆柱面好垂直于“砂轮与工件的接触面”(见图2)。

3.3　SBS系统的平衡原理

平衡头装在磨床的主轴端(见图3),它随主轴转动,

平衡头内有2个质量补偿平衡重块,分别由图4　块与砂轮中心点连线的夹角大小,满足
补偿平衡块的质量与砂轮不平衡质量相等(见图4)。
2个微电机的各自旋转方向及其角度可由微机按拾振信号控制,也可由人工手动控制,
直至达到设定的振动目标值之内为止。

SBS全自动磨床砂轮在线动平衡系统在轧辊磨床的应用

括冷却液的吸附)好的砂轮去磨削出高质量的工件。一旦砂轮接触到工件,由于被磨工
件的种种状态必然产生变化莫测的磨削反力,在这种情况下不必要也不可能进行平衡。

SBS系统在宝钢冷轧厂的应用

宝钢冷轧厂的FARREL轧辊磨床自1995年9月使用SBS系统至今,其在线动平衡效果相当明显。

该磨床的砂轮尺寸为

SBS平衡系统的设计旨在纠正砂轮的动态不平衡,提高加工件的表面磨削质量
和磨削精度,故只按磨床主轴转速频率范围来滤查磨床的振动信号,
对此频率以外的附加振动都忽略不计,如当邻近机械以相同的频率工作或产生
相近频率范围的附加振动信号,则SBS系统的控制微机可能会误认处理。
因此如有外界振动存在,磨床应装有避振器或隔离措施,才能确保SBS系统的正
常工作。宝钢冷轧磨床基础安装较好,外界振动也很小。
SBS系统也可以快速检测外界振动,但只能检测不能消除。

5.5　正确安放传感器

前面已提到振动传感器的安放位置与方向十分重要,初装时可以用其磁性底座,
等找到较合适的方位后也可作固定方式。
其基本原则是传感器的接触平面要平行于砂轮与工件的接触切面,这样才能直
接检测到影响磨削的振动。

关于“SBS”动平衡系统曲轴磨床的试验报告

 例：上海大众汽车公司发动机一厂先后为几台十年役龄的英国蓝迪斯曲轴磨床
配装SBS 砂轮动平衡系统，取得了很好的效果。
举今年春天配装的主轴颈五砂轮磨床为例：虽新装五片直径一米一的砂轮
组时，可按出厂标记相互错位，以达到一定程度的初始平衡；
但在未装SBS之前，经过了一段时间的使用，五片砂轮各自恶化的不平衡状
态呈无规则的矢量迭加，实际振动值可能经常变得很糟糕。
此次安装SBS系统前测得砂轮振动量为7-9um，安装后则迅速降低并
保持在0.5-0.9um。一系列精测结果显示：工件圆度的提高相当明显。

未采用SBS时，主轴颈五处的圆度不但差异大而且部份超差：2.66-6.34um；采用SBS

后，圆度值大大提高并相互很接近：1.40-1.99um。（见下表及图6）

例：位于上海外高桥的德国FAG轴承厂先后为四台旧无心磨床加配了SBS系统
，轴承滚柱的磨削圆度得到了稳定的改善和控制。
从该厂的测量报告反映：圆度从1.00um    提高为0.15um,保证了返销欧洲产品的优良质量。