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刀具系統(tǒng)的動(dòng)平衡

高速切削時(shí)，隨著主袖轉(zhuǎn)速的提高，在刀刃—刀柄—刀盤—夾緊裝置組成的刀具系統(tǒng)中，刀

具和夾具的不對(duì)稱形狀、系統(tǒng)構(gòu)件的連接間隙和夾緊的不精確、主抽的圓跳動(dòng)和磨損、主鈾

刀具拉緊機(jī)構(gòu)中拉桿—碟形彈簧的偏移、冷卻潤(rùn)滑液的影響等都會(huì)造成刀具系統(tǒng)的不平衡，

會(huì)對(duì)主軸產(chǎn)生一個(gè)附加的徑向載荷。由于離心力的作用，主軸與刀具結(jié)合部位的錐孔會(huì)產(chǎn)生

擴(kuò)展效應(yīng)，不僅會(huì)影響刀具和主鈾的連接剛度，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)飛出傷人。因此，高速加工要確

保高速下主軸與刀具的連接狀態(tài)不能發(fā)生變化，并且對(duì)動(dòng)態(tài)平銜提出很高的要求，不僅要求

主軸要有精密的動(dòng)平衡，而且刀具裝夾機(jī)構(gòu)也需精密動(dòng)平衡。

《高速旋轉(zhuǎn)銑刀的安全性要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：用于高速切削的銑刀必須經(jīng)過動(dòng)平衡測(cè)試，

井應(yīng)達(dá)到Is01940—l規(guī)定的G1平衡質(zhì)量等級(jí)以上。這種等級(jí)的動(dòng)平衡要求，采用常規(guī)的方

法僅在裝配前對(duì)主軸的每個(gè)零件分別進(jìn)行動(dòng)平衡是不夠的，還需在裝配后進(jìn)行整體精確動(dòng)平

衡，甚至還要設(shè)計(jì)專門的自動(dòng)平衡系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)主軸在線動(dòng)平衡，以確保主釉高速平穩(wěn)地

運(yùn)行。

引起高速切削刀具系統(tǒng)不平衡的主要因素有：刀具的平衡極限和殘余不平衡度、刀具結(jié)

構(gòu)不平衡、刀柄不對(duì)稱、刀具及夾頭的安裝(如單刃鏗刀)44對(duì)稱、主軸—刀具界面上徑向

的裝夾精度，主袖的磨損和回轉(zhuǎn)桔度；刀具和主軸連接面上雜物顆粒的污染等。

對(duì)于旋轉(zhuǎn)體的平衡，國(guó)際上采用Isol940—l標(biāo)準(zhǔn)用于評(píng)價(jià)。設(shè)刀具在距離旋轉(zhuǎn)中心f

(mm)處存在等效的不平衡質(zhì)量m(8)，則刀具允許的不平衡量u(8·mm)可定義為刀具

不平衡質(zhì)量與其偏心距的乘積，即u＝me。設(shè)G為允許反映刀具平衡量與旋轉(zhuǎn)速度n(r／

min)之間關(guān)系的參數(shù)，則 根據(jù)牛頓第二定律，由于不平衡量的存在，在旋轉(zhuǎn)過程中將產(chǎn)生與速度平方成正比的離心力F。對(duì)于旋轉(zhuǎn)體的平衡，國(guó)際上采用的標(biāo)準(zhǔn)是Is01940—1或美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANsIs2．19，用G參數(shù)對(duì)剛性旋轉(zhuǎn)體進(jìn)行分級(jí)，G的數(shù)字量分級(jí)從Go．4到G4000。6后面的數(shù)字越小，平衡等級(jí)越南。G后面的數(shù)字表示每單位旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量允許的殘余不平衡量，6的單位是8·mm／ks，也等于殘余質(zhì)量中心以Mm表示的偏移量。由式(8—1)可知，G1近似表示刀具以loooor／mtn的轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)軸與刀具中心軸線的偏心距為1ym。

在該標(biāo)淮中，允許的不平衡量EJ(8·mm)為

U＝9545Gm／n式中6———G等級(jí)量，每單位旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量所允許的殘余不平衡量

m——旋轉(zhuǎn)部件的質(zhì)量，k8； n——主軸轉(zhuǎn)速，r／mtn。

對(duì)不同機(jī)床的動(dòng)平衡要求是：普通機(jī)床的旋轉(zhuǎn)件66．3；普通刀柄和機(jī)床傳動(dòng)件G2．5；

磨床及精密機(jī)械旋轉(zhuǎn)件G1．o；精密磨床主抽及部分高速電主軸Go．4‘6000 r／min以上的高速切削刀具和刀柄系統(tǒng)的動(dòng)平衡等級(jí)必須＜G2．5。

圖8—6表示了由于刀具不平衡所引起的離心力與主軸轉(zhuǎn)速和刀具不平衡量的關(guān)系，離心力會(huì)使主鈾軸承受到方向不斷變化的徑向力作用而加速磨損并引起機(jī)床振動(dòng)，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速提高時(shí)，慣性離心力將以平方倍數(shù)增大。因此，高速旋轉(zhuǎn)刀具在使用前除進(jìn)行靜平衡外，還必須進(jìn)行動(dòng)平衡。應(yīng)根據(jù)其使用速度范圍進(jìn)行平衡，以實(shí)現(xiàn)的加工效益。對(duì)高速切削刀具進(jìn)行平衡時(shí)，首先需對(duì)刀具、夾頭、主軸等各個(gè)元件單獨(dú)進(jìn)行平衡，然后對(duì)刀具與央頭組合體進(jìn)行平衡，最后將刀具連同主軸一起進(jìn)行平衡。

推薦采用微調(diào)螺釘進(jìn)行精細(xì)平衡，或直接采用內(nèi)裝動(dòng)平衡機(jī)構(gòu)的控刀，通過轉(zhuǎn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)

移動(dòng)內(nèi)部配重以補(bǔ)償?shù)毒卟黄胶饬俊D8—7為法國(guó)EPB公司制造的平衡刀具產(chǎn)品，其內(nèi)裝

了平衡配重機(jī)構(gòu)，并設(shè)置了配重刻度，通過轉(zhuǎn)動(dòng)配重環(huán)，調(diào)整其相對(duì)位置，即可補(bǔ)償?shù)毒呓Y(jié)

構(gòu)不對(duì)稱。圖8—8為德國(guó)walter公司采用螺釘調(diào)節(jié)不平衡量的高速面銑刀。