高速切削与刀具动平衡技术(中)

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　　该规范有三个要点：|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn

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　　(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，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理且无必要。

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　　(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，并规定以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，以加工效果的好坏作为刀具平衡的评价尺度并不能普遍适用，而因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。

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　　根据VDI加56(DIN／ISO10816)“机械振动评定标准”的规定，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。当以lmm/s或2.8mm/s的振动速度作为评价尺度时，不同重量的HSK一63刀柄在一定转速范围内所允许的平衡质量等级G的上限值(三条曲线b)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、转速范围10000～40000r/min、重量0.5～10kg的不同规格HSK刀柄，计算出27个G的上限值，其中最大G值达201，最小G值仅为9。

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　　综合考虑高速旋转刀具的安全要求和使用的方便性，工作组提出一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l0000～40000r/min，刀具系统重量为0.5～12kg，振动速度为2mm/s)。

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　　(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床主轴上时存在的偏心量(单位为)，根据现有机床制造水平，该值通常为2～5μm(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(μm)平衡到小于2～5μm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值(μm)(或单位重量允许残留不平衡量，gmm／kg)均大于刀具系统的换刀重复定位精度值(仅当转速等于40000r／min时，eper=4μm)。因此.规定上限值为G16、下限值为2～5μm(或gmm／kg)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、经济合理性。此外，G16的规定还满足了高速旋转刀具安全标准(E DIN EN ISO15641)中规定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行平衡.即首先分别对主轴和刀具(或工具系统)进行平衡.然后将刀具装入主轴后再对系统整体进行平衡。|MechNet|欢迎登陆中国机械专家网www.MechNet.com.cn

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　　4.关于刀具平衡质量等级的讨论

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　　虽然德国已出台了有关刀具系统平衡质量的指导性文件以及统一的G16平衡质量等级规定.但仍存在不少关于刀具系统平衡质量等级的争议与讨论。归纳起来主要有以下两方面的问题：