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加工中心合理平衡質(zhì)量等級(jí)確定
日期：2009年11月11 來(lái)源：沈陽(yáng)第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字：加工中心
為了確定高速旋轉(zhuǎn)刀具統(tǒng)’—的合理平衡質(zhì)量等級(jí)G，由德國(guó)政府和機(jī)器制造商協(xié)會(huì)(VDMA)所屬的精密工具專業(yè)委員會(huì)牽頭成立工作組，將刀具動(dòng)平衡技術(shù)作為一個(gè)“要求公開(kāi)”的項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)研究。研究組的成員來(lái)自相關(guān)行業(yè)及技術(shù)領(lǐng)域，如刀具、機(jī)床和平衡機(jī)制造行業(yè)、用戶、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)等。根據(jù)他們的研究結(jié)果，提出“高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)平衡要求”的指導(dǎo)性規(guī)范(FMK--Richfiinie)。該規(guī)范有三個(gè)要點(diǎn)：
(1)認(rèn)為對(duì)刀具平衡質(zhì)量等級(jí)的要求是由上限值和下限值界定的一個(gè)范圍，加工中心大于上限值時(shí)刀具的不平衡量將對(duì)加工帶來(lái)負(fù)面影響，而小于下限值則表明不平衡量要求過(guò)嚴(yán)，這在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上既不合琿巳無(wú)必要。
(2)以主軸軸承動(dòng)態(tài)載荷的大小作為刀具平衡質(zhì)量的評(píng)價(jià)尺度，井規(guī)定以G16作為統(tǒng)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(píng)價(jià)尺度并不能普遍適用，而固刀具不平衡引起的主軸軸承動(dòng)態(tài)載荷的大小則是與不平衡量直接相關(guān)的參數(shù)，因此，提出以主軸軸承動(dòng)態(tài)載荷的大小作為制定統(tǒng)一平衡要求的依據(jù)。
根據(jù)VDl2056(DiN／IS010816)“機(jī)械振動(dòng)訐定標(biāo)準(zhǔn)”的規(guī)定，加工中心可將使主軸軸承產(chǎn)生最大振動(dòng)速度(1—2．8mm／s)的不平衡量作為刀具系統(tǒng)允許不平衡量的上限值。研究表明，G的上限值與刀具的質(zhì)量、轉(zhuǎn)速和選定的機(jī)床主軸振動(dòng)速度有關(guān)，且分散在一個(gè)較大范圍內(nèi)。工作組選取振動(dòng)速度1．2mm／s、2mm／s，轉(zhuǎn)速10000~40000r／min、質(zhì)量0．5~10kg的√；同規(guī)格HSK刀柄，計(jì)算出27個(gè)G的上限值(見(jiàn)表7-4)，其巾最人G值達(dá)201，量小G值僅為9。
綜合考慮高速旋轉(zhuǎn)刀具的安全要求和使用的方便性，工作組提出—個(gè)折衷的刀具系統(tǒng)平衡等級(jí)要求，即選取G16作為統(tǒng)一的上限值，這樣除無(wú)法滿足一個(gè)G9值外，可滿足計(jì)算所得全部G值覆蓋的加工條件范圍(即轉(zhuǎn)速為10000~40000r／min，刀具系統(tǒng)質(zhì)量為05～12k8，振動(dòng)速度為2mm／s)。
(3)確定刀具系統(tǒng)合理不平衡量的下限值為刀具系統(tǒng)安裝在機(jī)加工中心床主軸上時(shí)存在的偏心量(單位為lan)，根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床制造水平，該值通常為2~5gm(根據(jù)每臺(tái)機(jī)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(tǒng)的允許殘留偏心量eper(四)平衡到小于2~5gm并無(wú)意義。當(dāng)轉(zhuǎn)速在40000r／min以下時(shí)，上限值G16所對(duì)應(yīng)的允許殘留偏心量eper(恤)或單位質(zhì)量允許殘留不平衡量(8•mm／kg)均大于刀具系統(tǒng)的換刀重復(fù)定位精度值(僅當(dāng)轉(zhuǎn)速等于40 000r／min時(shí)，e田書Nn)。因此，規(guī)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(guò)大對(duì)機(jī)床主軸的不利影響，又具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上的合理性。
此外，G16的規(guī)定還滿足了高速旋轉(zhuǎn)刀具安全標(biāo)準(zhǔn)(EDINENlS015641)中規(guī)定的刀具平衡等級(jí)應(yīng)優(yōu)于G40的要求。該指導(dǎo)性規(guī)范還要求：刀具的內(nèi)冷卻孔必須對(duì)稱分布，否則，可灌滿冷卻液封死洞口后再進(jìn)行動(dòng)平衡；并提出必要時(shí)可將刀具和機(jī)床主軸作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)十；平衡，即首先分別對(duì)主軸和刀具加工中心(或工具系統(tǒng))進(jìn)行平衡，然后將刀具裝入主軸后再對(duì)系統(tǒng)鰓體進(jìn)行平鋤。
對(duì)于旋轉(zhuǎn)體的平衡，國(guó)際上采用標(biāo)準(zhǔn)IS01940／1評(píng)價(jià)剛性旋轉(zhuǎn)體的平衡情況。用G參數(shù)的數(shù)字量對(duì)平衡進(jìn)行分級(jí)，數(shù)字越小，1；平衡越小，平衡等級(jí)越高。G參數(shù)表示每單位旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量允許的殘余不平衡量，單位是8•mm／kg，也等于殘余質(zhì)量中心以gm表示的偏移量。
G6．3——用于一般的切削機(jī)床和機(jī)械旋轉(zhuǎn)件的平衡(一般的精度)：
G2．5--用于特殊平衡要求的切削機(jī)床和機(jī)械旋轉(zhuǎn)體(高精度)：
G1．卜用于磨床和精密機(jī)械旋轉(zhuǎn)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(tǒng)的平衡(高速切削用)。
在高速切削中，刀具系統(tǒng)的不平衡量應(yīng)該越小越好。要進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)于衡，加工中心不僅需要花費(fèi)很多人力、物力，而且也沒(méi)有必要。我們只要把動(dòng)不平衡控制在—定的范圍內(nèi)Bp可，這是我們可以做到的。所以，刀具和刀柄可以分別單獨(dú)地做平衡測(cè)試，但最終應(yīng)該是刀具和刀柄裝配后的拄體系統(tǒng)的平衡。目前，最好的方法是盡量采用可調(diào)榷平衡的刀具系統(tǒng)，以便根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求達(dá)到動(dòng)平衡。
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