获得正确的刀具平衡

设计工程师有吃力不讨好的工作。他们永无止境地花费精力去约束公差和提高精度来同失效和停机作斗争。他们连年累月地提高设计精度到1微米左右。他们是完美主义者。

但是当刀具没有恰当平衡时,他们的彻底认真和密切注意细节产生浪费。使用不平衡的刀具加工零件和射击自己的脚相近似。刀具在执行设计任务后会出现正常磨损。但是,设计用来执行那个任务的刀具假定是经过很好的平衡。如果你使用一个未平衡的刀具做这个活,你正引入新的磨损水平,不仅是刀具和主轴而且对要执行的零件。不平衡能产生几个影响:它能引入主轴及其部件额外的振动,它会不规则地磨损刀具,它能减少刀具的寿命并降低完成产品的质量。

校正不平衡

刀柄不平衡的主要原因是:刀体里有缺陷,刀具设计不对称,刀具上所有的调节。事实上,你每一次调节刀具,不管调节量多小,你必须在使用之前再做一次平衡。

正确平衡的刀具能显著减轻噪音和振动,这使得刀具寿命增加而且零件精度一致性更好。离心力以速度平方成正比的关系放大不平衡引起的振动。由此造成的振动增加使轴承、轴瓦、轴、主轴和齿轮寿命最小化。另外,如果你不去平衡刀具,会冒主轴制造商质保作废的风险。很多质保特别指出质量保证仅在有足够证据表明机床上使用的刀具正确平衡时才有效。在这个方面,刀具平衡能引起巨大的节约。

在平衡刀具之前,你需要测量不平衡量的大小和每个选择的校正平面的角度位置。在两种通用型式的平衡机上测定这些变量:不旋转式或重力机用于测量单一平面(静止的)不平衡,而旋转式或离心机用于测量单一平面和/或两平面(动态)不平衡。

在正确的平面测定不平衡量的大小和角度后,你能通过从工件增加材料或去除材料的办法进行校正。对于不是刀具的组件,最广泛使用的材料添加方法是在组件上焊配重。对于轻微的不平衡量的组件的其它办法有在组件体上增加焊料或在预钻孔增加重量。

对于刀具,当你测定的不平衡确定必须去除材料才能获得正确的平衡,最容易和最有效的方法是钻削。这是一种快速的调整,而且材料去除量能精确控制。另外一个选择是铣削,它是平衡薄壁刀具或强制需要浅切削场合最有效。

理论上,完美的平衡在平衡刀具时是可以获得的。在现实应用里,因为成本的考虑和刀具的限制,完美的平衡仅在十分幸运时达到。因此,精度等级必须设置成允许一定量的把有害影响控制在一个可接受水平的残余不平衡。在ISO1940里给出的精度通常产生满意的结果,但确定你实施的标准适合要平衡的刀具。例如,和刚性负载螺旋桨相比,机床将很明显地使用不同的数值。

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