刀柄技术-获得正确的平衡

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　　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。

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　　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

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　　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。

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　　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。

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　　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。

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　　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。

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　　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。

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　　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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　　刀具选用和维护

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　　刀具平衡不只是测量不平衡量和增加或去除重量。刀具选用至关重要。短的分量轻的刀具容易平衡到很好的精度，而大型的重的刀具要困难得多并有产生很大振动的倾向。你也能通过选择已做过预平衡或预加工到最小不平衡的刀柄来节约时间和削减成本。

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　　更进一步你可以通过常规的维护和仔细的处理来减少必须平衡的数量。刀柄的任何表面损坏将影响平衡和同心度。为什么？当旋转速度爬升时刀柄缺陷的影响被放大。假如你的仪器测到每分钟1000转时可忽略的力，当转速为每分钟10000转时力增加100倍，每分钟20000转时为400倍。

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　　极好的同心度还在高速主轴下更重要，因为如果刀具不在主轴中心线上回转，它变成额外不平衡的首要因素。但是不平衡刀柄的影响在较低速度下也是明显的。小的不平衡能引起你的加工中心主轴轴承损坏的很高的力，而且连续的很大的径向力回导致轴承的早期失效和昂贵的机床维修费用。

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　　还有，要记住任何的调节(安装或去除刀具组件，旋紧螺母或任何细微的扭转或熔补)都需要某种程度的平衡。即使调节干扰刀具的平衡量仅有几克X毫米，这个不平衡量转化成振动的增加，引起刀具磨损加快、表面光洁度恶化和零件形位精度的下降(如镗孔时圆度或直线度的丢失)。

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　　精度恰当=更好的平衡

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　　除了正确的维护和处理高质量的刀柄，刀具组件正确地装到机床主轴是重要的。为获得牢固稳定的连接刀柄匹配主轴锥孔应尽可能精确。刀柄配合得好和差的区别在高速下尤其明显。你可能拥有世界上平衡得最好的刀具，但如果它没有正确连到主轴上，那你是自找麻烦。

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　　当你认为今天出售的很多加工中心配备有最高转速10000转或以上的主轴，你不得不推论出刀柄的质量必须和主轴的性能同等水准。它们必定是牢固的、对中心的、适当平衡的，而且没有表面损伤和污染。如果不是这样，肯定发生振动，那将产生振颤并降低刀具寿命和表面光洁度。

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　　不是所有的刀具都需要平衡是正确的，尤其当处理过程引起成本增加和额外的步骤时。是否要做刀具平衡应视具体情况。在高速下平衡效果最突出，但是在任何速度下平衡刀具产生更好的形位精度、提高表面光洁度和延长刀具寿命。

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　　平衡的刀具产出最佳的零件

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　　虽然它需要一些额外的时间和照料，恰当的平衡将延长你刀具和主轴的寿命并将增加可用时间，而且为客户生产出精确的高质量的零件。

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