何時應(yīng)對刀具和刀柄進(jìn)行平衡蝗羊?
機床用戶經(jīng)常聽說臀匹,必須對自己使用的刀柄進(jìn)行平衡易祖,但他們不清楚這種說法是否正確。如果不對刀柄進(jìn)行平衡候赏,會損壞機床或工件嗎斧炎?正確的問題不是“應(yīng)該對刀具和刀柄進(jìn)行平衡嗎?”而是“何時應(yīng)對刀具和刀柄進(jìn)行平衡盯媚?”
讓我們首先解釋一下不平衡性铝寿。在機床主軸中,存在許多回轉(zhuǎn)部件抖唧,包括主軸本身陷克,如果電動機沒有與主軸集成到一起煞肠,就還包括電動機的轉(zhuǎn)子、齒輪或滑輪等版幕。在銑削加工中登鄙,則有刀柄、刀具掰儿、拉桿(拉釘)、夾頭和一組貝勒維爾墊圈抚官。在車削加工中扬跋,工件也是回轉(zhuǎn)部件,可能還包括夾持裝置(如卡盤爪)凌节。
所有這些部件都是人類制造和裝配的钦听,因此并非盡善盡美。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)并不是同一個中心倍奢。產(chǎn)生的凈影響就相當(dāng)于附加了一個偏離主軸中心的質(zhì)量一樣朴上。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,因此通常將它們歸類到一起卒煞。不平衡量可用克×毫米(gmm)或盎司×英寸(oz.in.)來表示痪宰。
在大多數(shù)情況下,用戶都不具備調(diào)整主軸平衡的能力畔裕。如果有這種能力衣撬,則需要同時調(diào)整刀柄和主軸的平衡。允許的不平衡量U用下式計算:
U(gmm)=(G×9,549×W)/rpm
式中扮饶,G為平衡等級具练,9,549是與單位一致的參數(shù),W為回轉(zhuǎn)物體的質(zhì)量(公斤)惜肃,rpm為主軸轉(zhuǎn)速喝壹。
平衡等級G取決于加工要求。例如盲狈,一般來說旱已,通用機床的平衡等級為G6.3,高速加工機床為G2.5泉疆,精密加工機床為G1.0派料。允許的不平衡量U主要取決于被平衡物體的質(zhì)量,對于刀具滑攘、刀具與刀柄腊匆,以及裝配好的整個主軸,U值的計算結(jié)果都不相同超璧。
對于不同的加工機床而言隙趣,一個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卖织。所有的力,無論是切削力還是不平衡力旱万,都必須由軸承以及刀具與主軸之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)來承受萤晴。在粗加工中,切削力可能會高達(dá)幾百牛頓胁后,幾牛頓的不平衡力就無關(guān)緊要店读。但是,在精加工中攀芯,切削力僅為幾分之一牛頓屯断,同樣的不平衡力就是一個大問題。因此侣诺,不平衡力應(yīng)該如何計算呢殖演?不平衡力F的計算公式為:
F=meω2
式中,m為不平衡質(zhì)量年鸳,e是偏心量(不平衡質(zhì)量到回轉(zhuǎn)中心的距離)趴久,ω為主軸轉(zhuǎn)速。
不平衡力F隨著主軸轉(zhuǎn)速ω的平方而增大搔确。如果主軸轉(zhuǎn)速提高一倍彼棍,由回轉(zhuǎn)不平衡量產(chǎn)生的不平衡力就會增大4倍。例如膳算,刀具和刀柄的不平衡量為5gmm滥酥,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為5,000rpm時,所產(chǎn)生的不平衡力為1.37牛頓涮婿。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為40,000rpm時棍丽,同樣的刀具和刀柄產(chǎn)生的不平衡力為87.7牛頓。
通過平衡減小不平衡力可獲益良多掠佛,但平衡操作也需要付出成本慈翔。車間或者需要購買一臺平衡機,或者需要為外協(xié)平衡服務(wù)付費蔽碘∫蚰鳎可平衡刀柄上通常有一個或多個配重環(huán),通過調(diào)整其位置武慨,就可以改變平衡狀態(tài)晋劫。與普通刀柄相比,這種刀柄的價格更貴行掰,并且刀柄上需要有額外的長度來容納配重環(huán)怎机,而增加刀柄的長度會減小其剛度,通常還會降低其可達(dá)到的金屬去除率。
確定是否需要對刀柄進(jìn)行平衡的一種有效策略是將不平衡力與切削力進(jìn)行比較仲闽。如果不平衡力達(dá)到切削力的5%以上脑溢,就值得改進(jìn)其平衡狀態(tài)。一般來說赖欣,對于主軸轉(zhuǎn)速較低的機床屑彻,平衡的重要性相對較小,而高速切削機床的平衡問題則重要得多顶吮。即使使用高速機床社牲,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。不過悴了,對于非常精密和轉(zhuǎn)速很高的加工膳沽,仍然需要對裝配好的刀柄和刀具進(jìn)行平衡操作。
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