何時(shí)應(yīng)對刀具和刀柄進(jìn)行平衡
機(jī)床用戶經(jīng)常聽說囊嘲，必須對使用的刀柄進(jìn)行平衡琉用，但不清楚這種說法是否正確落包。假如不對刀柄進(jìn)行平衡，會損壞機(jī)床或工件嗎剂陡？正確的問題不應(yīng)該是“應(yīng)該對刀具和刀柄進(jìn)行平衡嗎狈涮？”而應(yīng)該是“何時(shí)應(yīng)對刀具和刀柄進(jìn)行平衡”。
讓我們首先解釋一下不平衡性鸭栖。在機(jī)床主軸中楣苇，存在許多回轉(zhuǎn)部件粮按，包括主軸本身，如果電動機(jī)沒有與主軸集成到一起绿凄，就還包括電動機(jī)的轉(zhuǎn)子已转、齒輪或滑輪等。在銑削加工中蔓踩，則有刀柄渗送、刀具、拉桿（拉釘）紧慧、夾頭和一組貝勒維爾墊圈泰四。在車削加工中，工件也是回轉(zhuǎn)部件豫柿，可能還包括夾持裝置（如卡盤爪）。
所有這些部件都是人類制造和裝配的版鳞，因此并非盡善盡美剧灰。裝配后的回轉(zhuǎn)體的質(zhì)量中心與回轉(zhuǎn)中心（由支撐回轉(zhuǎn)體的主軸軸承所確定）并不是同一個(gè)中心。產(chǎn)生的凈影響就相當(dāng)于附加了一個(gè)偏離主軸中心的質(zhì)量一樣程腹。不平衡質(zhì)量的大小以及它與回轉(zhuǎn)中心的距離發(fā)揮著同樣的作用匣吊，因此通常將它們歸類到一起。不平衡量可用克×毫米（gmm）或盎司×英寸（oz.in.）來表示寸潦。
在大多數(shù)情況下色鸳，用戶都不具備調(diào)整主軸平衡的能力。如果有這種能力见转，則需要同時(shí)調(diào)整刀柄和主軸的平衡命雀。允許的不平衡量U用下式計(jì)算：
U（gmm）=（G×9,549×W）/rpm
式中，G為平衡等級斩箫，9,549是與單位一致的參數(shù)吏砂，W為回轉(zhuǎn)物體的質(zhì)量（公斤），rpm為主軸轉(zhuǎn)速乘客。
平衡等級G取決于加工要求狐血。例如，一般來說易核，通用機(jī)床的平衡等級為G6.3匈织，高速加工機(jī)床為G2.5，精密加工機(jī)床為G1.0牡直。允許的不平衡量U主要取決于被平衡物體的質(zhì)量圣掷，對于刀具、刀具與刀柄甜芭，以及裝配好的整個(gè)主軸言雀，U值的計(jì)算結(jié)果都不相同模譬。
對于不同的加工機(jī)床而言，一個(gè)更重要的考慮因素是：由回轉(zhuǎn)不平衡量產(chǎn)生的力是否占到了由切削加工產(chǎn)生的力中可觀的一部分刚哼。所有的力啥读，無論是切削力還是不平衡力，都必須由軸承以及刀具與主軸之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)來承受丹残。在粗加工中然枫，切削力可能會高達(dá)幾百牛頓，幾牛頓的不平衡力就無關(guān)緊要搬体。但是雾诈，在精加工中，切削力僅為幾分之一牛頓垮川，同樣的不平衡力就是一個(gè)大問題陶店。因此，不平衡力應(yīng)該如何計(jì)算呢逾条？不平衡力F的計(jì)算公式為：
F=meω2
式中琢岩，m為不平衡質(zhì)量，e是偏心量（不平衡質(zhì)量到回轉(zhuǎn)中心的距離）师脂，ω為主軸轉(zhuǎn)速担孔。
不平衡力F隨著主軸轉(zhuǎn)速ω的平方而增大。如果主軸轉(zhuǎn)速提高一倍吃警，由回轉(zhuǎn)不平衡量產(chǎn)生的不平衡力就會增大4倍糕篇。例如，刀具和刀柄的不平衡量為5gmm酌心，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為5,000rpm時(shí)拌消，所產(chǎn)生的不平衡力為1.37牛頓。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為40,000rpm時(shí)安券，同樣的刀具和刀柄產(chǎn)生的不平衡力為87.7牛頓拼坎。
通過平衡減小不平衡力可獲益良多，但平衡操作也需要付出成本完疫。車間或者需要購買一臺平衡機(jī)泰鸡，或者需要為外協(xié)平衡服務(wù)付費(fèi)∏觯可平衡刀柄上通常有一個(gè)或多個(gè)配重環(huán)障翼，通過調(diào)整其位置，就可以改變平衡狀態(tài)犯弯。與普通刀柄相比谚茅，這種刀柄的價(jià)格更貴，并且刀柄上需要有額外的長度來容納配重環(huán)，而增加刀柄的長度會減小其剛度昙椭，通常還會降低其可達(dá)到的金屬去除率喜拥。
將不平衡力與切削力進(jìn)行比較是確定是否需要對刀柄進(jìn)行平衡的一種有效策略，如果不平衡力達(dá)到切削力的5%以上因饥，就值得改進(jìn)其平衡狀態(tài)抹欢。一般來說，對于主軸轉(zhuǎn)速較低的機(jī)床请立，平衡的重要性相對較小脉织，而高速切削機(jī)床的平衡問題則重要得多。即使是高速機(jī)床捐憔，許多車間也可以采用預(yù)平衡刀柄和預(yù)平衡刀具來解決平衡問題篙耗。不過，對于非常精密和轉(zhuǎn)速很高的加工宪赶，就需要對裝配好的刀柄和刀具進(jìn)行平衡操作了宗弯。
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