主轴动平衡加工是旋转机械制造和维修中的关键工艺，旨在通过调整主轴的质量分布，减少因不平衡引起的振动和磨损。以下是详细的流程与技术要点：

一、动平衡的基本原理

1. 静平衡 vs 动平衡
   • 静平衡：仅在静止状态下调整质量分布，适用于低速、短轴。
   • 动平衡：在旋转状态下校正动态不平衡力，需在两个校正平面上调整，适用于高速、长轴。
2. 不平衡量计算
   • 不平衡量单位为 g·mm 或 g·cm，取决于主轴的转速（ISO 1940标准）。

二、动平衡加工流程

1. 检测阶段
   • 使用动平衡机：将主轴安装在动平衡机上，通过传感器测量振动信号，确定不平衡量的大小和相位。
   • 数据分析：软件生成不平衡量分布图，标注需校正的方位（角度）和重量。
2. 校正方法
   • 去重法（适用于刚性主轴）：
     • 钻孔去重：在指定位置钻孔去除材料（需考虑结构强度）。
     • 铣削去重：精确去除表面材料，常用于高精度主轴。
   • 增重法（适用于无法去重的场合）：
     • 配重块：通过螺栓或胶粘方式添加平衡块。
     • 平衡环：可调节位置的平衡环，便于动态调整。
3. 验证与调整
   • 校正后重新测试，确保剩余不平衡量符合标准（如ISO G1.0级）。
   • 若未达标，需迭代调整。

三、关键技术要点

1. 校正平面选择
   • 两个校正平面通常位于主轴两端，需根据振动模态分析确定最佳位置。
2. 加工精度控制
   • 去重深度和位置的精度需达到 0.01mm 级别，避免引入新的不平衡。
3. 材料与工艺匹配
   • 高速主轴（如电主轴）需采用轻量化材料（钛合金）和激光去重工艺。
4. 温度影响
   • 热变形可能导致平衡状态变化，需在恒温环境操作或进行热态平衡测试。

四、常见问题与解决

1. 振动超标
   • 原因：校正量计算错误或加工误差。
   • 解决：使用高精度动平衡机复测，校准传感器。
2. 校正后主轴变形
   • 原因：去重过深或位置偏差。
   • 解决：采用有限元分析（FEA）模拟去重影响，优化加工参数。
3. 动态失稳
   • 原因：临界转速附近共振。
   • 解决：结合模态分析调整平衡方案，避开共振区。

五、行业标准与设备

1. 标准参考
   • ISO 1940-1（平衡等级划分）
   • API 617（高速旋转机械标准）
2. 常用设备
   • 硬支承动平衡机（如 Schenck、CEMB）
   • 激光动平衡仪（非接触式高精度调整）

六、应用场景

• 机床主轴：确保加工精度和表面光洁度。
• 涡轮机械：燃气轮机、航空发动机的高转速平衡。
• 电机转子：降低噪音，延长轴承寿命。

通过科学的动平衡加工，主轴的运行稳定性和寿命可显著提升。实际操作中需结合理论分析与经验，确保工艺的精准性和可靠性。