刀具合理平衡質(zhì)量等級(jí)的確定

發(fā)布時(shí)間：

2024-07-03 17:37

為了確定高速旋轉(zhuǎn)刀具統(tǒng)一的合理平衡質(zhì)量等級(jí) G，由德國(guó)政府和機(jī)器制造商協(xié)會(huì)(VDMA) 所屬精密工具專業(yè)委員會(huì)牽頭成立了工作組，將刀具動(dòng)平衡技術(shù)作為一個(gè) “要求公開(kāi)”的項(xiàng)目進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究組的成員來(lái)自相關(guān)行業(yè)及技術(shù)領(lǐng)域，如刀具、機(jī)床和平衡機(jī)制造行業(yè)、用戶行業(yè)、大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)等。根據(jù)他們的研究結(jié)果，提出了 “高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)平衡要求”的指導(dǎo)性規(guī)范 (FMK —Richtlinie) 。

該規(guī)范有三個(gè)要點(diǎn)：

(1) 認(rèn)為對(duì)刀具平衡質(zhì)量等級(jí)的要求是由上限值和下限值界定的一個(gè)范圍，大于上限值時(shí)刀具的不平衡量將對(duì)加工帶來(lái)負(fù)面影響而小于下限值則表明不平衡量要求過(guò)嚴(yán)，這在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上既不合理且無(wú)必要。

(2) 以主軸軸承動(dòng)態(tài)載荷的大小作為刀具平衡質(zhì)量的評(píng)價(jià)尺度，并規(guī)定以 G16 作為統(tǒng)一的上限值。由于切削加工條件以及影響加工效果因素的多樣性，以加工效果的好壞作為刀具平衡的評(píng)價(jià)尺度并不能普遍適用，而因刀具不平衡引起的主軸軸承動(dòng)態(tài)載荷的大小則是與

不平衡量直接相關(guān)的參數(shù)，因此提出以主軸軸承動(dòng)態(tài)載荷的大小作為制定統(tǒng)一平衡要求的依據(jù)。根據(jù) VDI 加 56(DIN ／ISO10816)“ 機(jī)械振動(dòng)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) ”的規(guī)定，可將使主軸軸承產(chǎn)生最大振動(dòng)速度 (1 ～ 2.8mm ／s) 的不平衡量作為刀具系統(tǒng)允許不平衡量的上限值。當(dāng)以lmm/s 或 2.8mm/s 的振動(dòng)速度作為評(píng)價(jià)尺度時(shí)，不同重量的 HSK 一 63 刀柄在一定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)所允許的平衡質(zhì)量等級(jí) G 的上限值 ( 三條曲線 b) 表明，G 的上限值與刀具的質(zhì)量、轉(zhuǎn)速和選定的機(jī)床主軸振動(dòng)速度有關(guān)，且分散在一個(gè)較大范圍內(nèi)。工作組選取振動(dòng)速度1.2mm/S、2mm/s、轉(zhuǎn)速范圍 10000 ～40000r/min、重量 0.5 ～10kg 的不同規(guī)格 HSK刀柄，計(jì)算出 27 個(gè) G 的上限值，其中最大 G 值達(dá) 201，最小 G 值僅為 9。綜合考慮高速旋轉(zhuǎn)刀具的安全要求和使用的方便性，工作組提出一個(gè)折衷的刀具系統(tǒng)平衡等級(jí)要求，即選取 G16 作為統(tǒng)一的上限值，這樣除無(wú)法滿足一個(gè) G9 值外，可滿足計(jì)算所得全部 G 值覆蓋的加工條件范圍 (即轉(zhuǎn)速為 l0000 ～ 40000r/min，刀具系統(tǒng)重量為0.5 ～12kg，振動(dòng)速度為 2mm/s) 。

(3) 確定刀具系統(tǒng)合理不平衡量的下限值為刀具系統(tǒng)安裝在機(jī)床主軸上時(shí)存在的偏心量( 單位為 )，根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床制造水平，該值通常為 2～5μ m(根據(jù)每臺(tái)機(jī)床的具體情況而略有不同 )。以安裝偏心量作為下限值，表明將刀具系統(tǒng)的允許殘留偏心量 eper(μm) 平衡到小于 2~5μm 并無(wú)意義。當(dāng)轉(zhuǎn)速在 40000r/min 以下時(shí)，上限值 G16 所對(duì)應(yīng)的允許殘留偏心量 eper 值(μm)( 或單位重量允許殘留不平衡量gmm/kg) 均大于刀具系統(tǒng)的換刀重復(fù)定位精度值 ( 僅當(dāng)轉(zhuǎn)速等于 40000r/min 時(shí)，eper=4μm) 。因此 .規(guī)定上限值為 G16、下限值為 2 ～5μm( 或 gmm/kg) 既可防止不平衡量過(guò)大對(duì)機(jī)床主軸的不利影響，又具有技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理性。此外，G16 的規(guī)定還滿足了高速旋轉(zhuǎn)刀具安全標(biāo)準(zhǔn) (EDINENISO15641)中規(guī)定刀具平衡等級(jí)應(yīng)優(yōu)于 G40 的要求。

該指導(dǎo)性規(guī)范還要求刀具的內(nèi)冷卻孔必須對(duì)稱分布 .否則可灌滿冷卻液封死洞口后再進(jìn)行動(dòng)平衡；并提出必要時(shí)可將刀具和機(jī)床主軸作為一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行平衡 .即首先分別對(duì)主軸和刀具 (或工具系統(tǒng) )進(jìn)行平衡 .然后將刀具裝入主軸后再對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行平衡。

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