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加工中心合理平衡質量等級確定

日期：2009年11月11　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：加工中心
    為了確定高速旋轉刀具統’—的合理平衡質量等級G，由德國政府和機器制造商協會(VDMA)所屬的精密工具專業委員會牽頭成立工作組，將刀具動平衡技術作為一個“要求公開”的項目進行系統研究。研究組的成員來自相關行業及技術領域，如刀具、機床和平衡機制造行業、用戶、大學和研究機構等。根據他們的研究結果，提出“高速旋轉刀具系統平衡要求”的指導性規范(FMK--Richfiinie)。該規范有三個要點：
    (1)認為對刀具平衡質量等級的要求是由上限值和下限值界定的一個范圍，加工中心大于上限值時刀具的不平衡量將對加工帶來負面影響，而小于下限值則表明不平衡量要求過嚴，這在技術和經濟上既不合琿巳無必要。
    (2)以主軸軸承動態載荷的大小作為刀具平衡質量的評價尺度，井規定以G16作為統一的上限值。由于切削加工條件以及影響加工效果因素的多樣性，以加丁效果的好壞作為刀具平衡的評價尺度并不能普遍適用，而固刀具不平衡引起的主軸軸承動態載荷的大小則是與不平衡量直接相關的參數，因此，提出以主軸軸承動態載荷的大小作為制定統一平衡要求的依據。
根據VDl2056(DiN／IS010816)“機械振動訐定標準”的規定，加工中心可將使主軸軸承產生最大振動速度(1—2．8mm／s)的不平衡量作為刀具系統允許不平衡量的上限值。研究表明，G的上限值與刀具的質量、轉速和選定的機床主軸振動速度有關，且分散在一個較大范圍內。工作組選取振動速度1．2mm／s、2mm／s，轉速10000~40000r／min、質量0．5~10kg的√；同規格HSK刀柄，計算出27個G的上限值(見表7-4)，其巾最人G值達201，量小G值僅為9。
綜合考慮高速旋轉刀具的安全要求和使用的方便性，工作組提出—個折衷的刀具系統平衡等級要求，即選取G16作為統一的上限值，這樣除無法滿足一個G9值外，可滿足計算所得全部G值覆蓋的加工條件范圍(即轉速為10000~40000r／min，刀具系統質量為05～12k8，振動速度為2mm／s)。
    (3)確定刀具系統合理不平衡量的下限值為刀具系統安裝在機加工中心床主軸上時存在的偏心量(單位為lan)，根據現有機床制造水平，該值通常為2~5gm(根據每臺機床的具體情況而略有不同)。以安裝偏心量作為下限值，表明將刀具系統的允許殘留偏心量eper(四)平衡到小于2~5gm并無意義。當轉速在40000r／min以下時，上限值G16所對應的允許殘留偏心量eper(恤)或單位質量允許殘留不平衡量(8•mm／kg)均大于刀具系統的換刀重復定位精度值(僅當轉速等于40 000r／min時，e田書Nn)。因此，規定卜限值為G16和下限值為2—5p(或R•mm／k~)，加工中心既可防止不平衡量過大對機床主軸的不利影響，又具有技術、經濟上的合理性。
    此外，G16的規定還滿足了高速旋轉刀具安全標準(EDINENlS015641)中規定的刀具平衡等級應優于G40的要求。該指導性規范還要求：刀具的內冷卻孔必須對稱分布，否則，可灌滿冷卻液封死洞口后再進行動平衡；并提出必要時可將刀具和機床主軸作為一個系統進十；平衡，即首先分別對主軸和刀具加工中心(或工具系統)進行平衡，然后將刀具裝入主軸后再對系統鰓體進行平鋤。
    對于旋轉體的平衡，國際上采用標準IS01940／1評價剛性旋轉體的平衡情況。用G參數的數字量對平衡進行分級，數字越小，1；平衡越小，平衡等級越高。G參數表示每單位旋轉體質量允許的殘余不平衡量，單位是8•mm／kg，也等于殘余質量中心以gm表示的偏移量。
    G6．3——用于一般的切削機床和機械旋轉件的平衡(一般的精度)：
    G2．5--用于特殊平衡要求的切削機床和機械旋轉體(高精度)：
    G1．卜用于磨床和精密機械旋轉件的平衡(超精的平衡)：
    G0．4~用于高速主軸和高速切削刀具系統的平衡(高速切削用)。
    在高速切削中，刀具系統的不平衡量應該越小越好。要進行嚴格的動于衡，加工中心不僅需要花費很多人力、物力，而且也沒有必要。我們只要把動不平衡控制在—定的范圍內Bp可，這是我們可以做到的。所以，刀具和刀柄可以分別單獨地做平衡測試，但最終應該是刀具和刀柄裝配后的拄體系統的平衡。目前，最好的方法是盡量采用可調榷平衡的刀具系統，以便根據實際生產要求達到動平衡。

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