一般來說，關(guān)于主軸轉(zhuǎn)速較低的機(jī)床，平衡的重要性相對較小，而高速切削機(jī)床的平衡問題則重要得多。即便運(yùn)用高速機(jī)床，許多車間也可以選用預(yù)平衡刀柄和預(yù)平衡刀具來處理平衡問題。不過，關(guān)于非常精細(xì)和轉(zhuǎn)速很高的加工，依然需求對安裝好的刀柄和刀具進(jìn)行平衡操作。

機(jī)床用戶常常聽說，必須對自己運(yùn)用的刀柄進(jìn)行平衡，但他們不清楚這種說法是否正確。假如不對刀柄進(jìn)行平衡，會(huì)損壞機(jī)床或工件嗎？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(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。在機(jī)床主軸中，存在許多反轉(zhuǎn)部件，包含主軸自身，假如電動(dòng)機(jī)沒有與主軸集成到一起，就還包含電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子、齒輪或滑輪等。在銑削加工中，則有刀柄、刀具、拉桿(拉釘)、夾頭和一組貝勒維爾墊圈。在車削加工中，工件也是反轉(zhuǎn)部件，或許還包含夾持裝置(如卡盤爪)。

所有這些部件都是人類制作和安裝的，因此并非盡善盡美。安裝后的反轉(zhuǎn)體的質(zhì)量中心與反轉(zhuǎn)中心(由支撐反轉(zhuǎn)體的主軸軸承所確定)并不是同一個(gè)中心。發(fā)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)量相同。不平衡質(zhì)量的巨細(xì)以及它與反轉(zhuǎn)中心的距離發(fā)揮著相同的作用，因此一般將它們歸類到一起。不平衡量可用克×毫米(gmm)或盎司×英寸(oz.in.)來表明。

在大多數(shù)情況下，用戶都不具有調(diào)整主軸平衡的才能。假如有這種才能，則需求同時(shí)調(diào)整刀柄和主軸的平衡。答應(yīng)的不平衡量U用下式核算：

U(gmm)=(G×9,549×W)/n

式中，G為平衡等級，9,549是與單位共同的參數(shù)，W為反轉(zhuǎn)物體的質(zhì)量(公斤)，n為主軸轉(zhuǎn)速(r/min)。

平衡等級G取決于加工要求。例如，一般來說，通用機(jī)床的平衡等級為G6.3，高速加工機(jī)床為G2.5，精細(xì)加工機(jī)床為G1.0。答應(yīng)的不平衡量U主要取決于被平衡物體的質(zhì)量，關(guān)于刀具、刀具與刀柄，以及安裝好的整個(gè)主軸，U值的核算結(jié)果都不相同。

關(guān)于不同的加工機(jī)床而言，一個(gè)更重要的考慮要素是：由反轉(zhuǎn)不平衡量發(fā)生的力是否占到了由切削加工發(fā)生的力中可觀的一部分。所有的力，無論是切削力仍是不平衡力，都必須由軸承以及刀具與主軸之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)來接受。在粗加工中，切削力或許會(huì)高達(dá)幾百牛頓，幾牛頓的不平衡力就無關(guān)緊要。但是，在精加工中，切削力僅為幾分之一牛頓，相同的不平衡力便是一個(gè)大問題。因此，不平衡力應(yīng)該如何核算呢？不平衡力F的核算公式為：

F=meω2

式中，m為不平衡質(zhì)量，e是偏疼量(不平衡質(zhì)量到反轉(zhuǎn)中心的距離)，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。假如主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)步一倍，由反轉(zhuǎn)不平衡量發(fā)生的不平衡力就會(huì)增大4倍。例如，刀具和刀柄的不平衡量為5gmm，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為5,000r/min時(shí)，所發(fā)生的不平衡力為1.37牛頓。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為40,000r/min時(shí)，相同的刀具和刀柄發(fā)生的不平衡力為87.7牛頓。

經(jīng)過平衡減小不平衡力可獲益良多，但平衡操作也需求支付本錢。車間或許需求購買一臺平衡機(jī)，或許需求為外協(xié)平衡服務(wù)付費(fèi)?？善胶獾侗弦话阌幸粋€(gè)或多個(gè)配重環(huán)，經(jīng)過調(diào)整其位置，就可以改動(dòng)平衡狀態(tài)。與一般刀柄相比，這種刀柄的價(jià)格更貴，并且刀柄上需求有額定的長度來容納配重環(huán)，而添加刀柄的長度會(huì)減小其剛度，一般還會(huì)下降其可達(dá)到的金屬去除率。

確定是否需求對刀柄進(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。假如不平衡力達(dá)到切削力的5%以上，就值得改進(jìn)其平衡狀態(tài)。一般來說，關(guān)于主軸轉(zhuǎn)速較低的機(jī)床，平衡的重要性相對較小，而高速切削機(jī)床的平衡問題則重要得多。即便運(yùn)用高速機(jī)床，許多車間也可以選用預(yù)平衡刀柄和預(yù)平衡刀具來處理平衡問題。不過，關(guān)于非常精細(xì)和轉(zhuǎn)速很高的加工，依然需求對安裝好的刀柄和刀具進(jìn)行平衡操作。

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