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加工中心合理平衡质量等级确定
日期：2009年11月11 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
为了确定高速旋转刀具统’—的合理平衡质量等级G，由德国政府和机器制造商协会(VDMA)所属的精密工具专业委员会牵头成立工作组，将刀具动平衡技术作为一个“要求公开”的项目进行系统研究。研究组的成员来自相关行业及技术领域，如刀具、机床和平衡机制造行业、用户、大学和研究机构等。根据他们的研究结果，提出“高速旋转刀具系统平衡要求”的指导性规范(FMK--Richfiinie)。该规范有三个要点：
(1)认为对刀具平衡质量等级的要求是由上限值和下限值界定的一个范围，加工中心大于上限值时刀具的不平衡量将对加工带来负面影响，而小于下限值则表明不平衡量要求过严，这在技术和经济上既不合珲巳无必要。
(2)以主轴轴承动态载荷的大小作为刀具平衡质量的评价尺度，井规定以G16作为统一的上限值。由于切削加工条件以及影响加工效果因素的多样性，以加丁效果的好坏作为刀具平衡的评价尺度并不能普遍适用，而固刀具不平衡引起的主轴轴承动态载荷的大小则是与不平衡量直接相关的参数，因此，提出以主轴轴承动态载荷的大小作为制定统一平衡要求的依据。
根据VDl2056(DiN／IS010816)“机械振动讦定标准”的规定，加工中心可将使主轴轴承产生最大振动速度(1—2．8mm／s)的不平衡量作为刀具系统允许不平衡量的上限值。研究表明，G的上限值与刀具的质量、转速和选定的机床主轴振动速度有关，且分散在一个较大范围内。工作组选取振动速度1．2mm／s、2mm／s，转速10000~40000r／min、质量0．5~10kg的√；同规格HSK刀柄，计算出27个G的上限值(见表7-4)，其巾最人G值达201，量小G值仅为9。
综合考虑高速旋转刀具的安全要求和使用的方便性，工作组提出—个折衷的刀具系统平衡等级要求，即选取G16作为统一的上限值，这样除无法满足一个G9值外，可满足计算所得全部G值覆盖的加工条件范围(即转速为10000~40000r／min，刀具系统质量为05～12k8，振动速度为2mm／s)。
(3)确定刀具系统合理不平衡量的下限值为刀具系统安装在机加工中心床主轴上时存在的偏心量(单位为lan)，根据现有机床制造水平，该值通常为2~5gm(根据每台机床的具体情况而略有不同)。以安装偏心量作为下限值，表明将刀具系统的允许残留偏心量eper(四)平衡到小于2~5gm并无意义。当转速在40000r／min以下时，上限值G16所对应的允许残留偏心量eper(恤)或单位质量允许残留不平衡量(8•mm／kg)均大于刀具系统的换刀重复定位精度值(仅当转速等于40 000r／min时，e田书Nn)。因此，规定卜限值为G16和下限值为2—5p(或R•mm／k~)，加工中心既可防止不平衡量过大对机床主轴的不利影响，又具有技术、经济上的合理性。
此外，G16的规定还满足了高速旋转刀具安全标准(EDINENlS015641)中规定的刀具平衡等级应优于G40的要求。该指导性规范还要求：刀具的内冷却孔必须对称分布，否则，可灌满冷却液封死洞口后再进行动平衡；并提出必要时可将刀具和机床主轴作为一个系统进十；平衡，即首先分别对主轴和刀具加工中心(或工具系统)进行平衡，然后将刀具装入主轴后再对系统鳃体进行平锄。
对于旋转体的平衡，国际上采用标准IS01940／1评价刚性旋转体的平衡情况。用G参数的数字量对平衡进行分级，数字越小，1；平衡越小，平衡等级越高。G参数表示每单位旋转体质量允许的残余不平衡量，单位是8•mm／kg，也等于残余质量中心以gm表示的偏移量。
G6．3——用于一般的切削机床和机械旋转件的平衡(一般的精度)：
G2．5--用于特殊平衡要求的切削机床和机械旋转体(高精度)：
G1．卜用于磨床和精密机械旋转件的平衡(超精的平衡)：
G0．4~用于高速主轴和高速切削刀具系统的平衡(高速切削用)。
在高速切削中，刀具系统的不平衡量应该越小越好。要进行严格的动于衡，加工中心不仅需要花费很多人力、物力，而且也没有必要。我们只要把动不平衡控制在—定的范围内Bp可，这是我们可以做到的。所以，刀具和刀柄可以分别单独地做平衡测试，但最终应该是刀具和刀柄装配后的拄体系统的平衡。目前，最好的方法是尽量采用可调榷平衡的刀具系统，以便根据实际生产要求达到动平衡。
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