Основы балансировки инструментов

Oct 12, 2023

Несбалансированные инструменты — это проблема. Они создают вибрацию, которая может привести к поломке инструментов, сокращению срока службы шпинделя и повышению шероховатости заготовки.

Внедрение протоколов балансировки в процессе обработки помогает защитить станок. Сбалансированные инструменты снижают вибрацию и необходимы при резке со скоростью 44 000 или 3 000 об/мин.

Как и многие другие вещи, балансировка инструментов заслуживает анализа затрат и выгод. Хотя новые технологии могут повлиять на способ выполнения и обоснования балансировки, необходимость анализа остается неизменной.

Причина дисбаланса

Дисбаланс инструмента возникает, когда центр тяжести вращающейся массы не совпадает с ее осью вращения.

«Таким образом, дисбаланс — это расстояние, которое создает эксцентриситет», — сказал менеджер Франческо Д'Алессандро из компании Balance Systems Corp. в Уиксоме, штат Мичиган. «Эта эксцентричность создает вибрацию».

Балансировочный станок Tool Dynamic TD Comfort (вверху) оснащен ПК, клавиатурой, мышью и монитором. Изображение предоставлено Haimer USA

Эксцентриситет, определяемый как расстояние от центра вращения инструмента до его истинного центра массы, измеряет степень отклонения веса инструмента от центра. Если эксцентриситет измеряется в микронах, а масса инструмента измеряется в килограммах, эти единицы дают дисбаланс в граммах-миллиметрах, общей единице измерения.

Президент Томас Хёниг из GTI Spindle Technology Inc. в Манчестере, штат Нью-Гэмпшир, согласен с тем, что балансировка инструмента чрезвычайно важна. Дисбаланс повреждает подшипники шпинделя и другие компоненты шпинделя. Дисбаланс также вызывает вибрацию обработанных и шлифованных деталей. А несбалансированные инструменты вызывают преждевременный износ инструмента из-за повреждения конуса интерфейса инструмента.

«Балансировка инструментов должна выполняться почти всегда», — сказал он. «Единственный случай, когда он не применяется, — это операции обработки с очень низкой скоростью вращения, такие как нарезание резьбы или некоторые медленные резы на токарном станке. При любой операции обработки со скоростью более 3000 об / мин баланс имеет решающее значение».

Однако президент Брендт Холден из Haimer USA LLC в Вилла-Парке, штат Иллинойс, сказал, что во многих случаях некоторые из наиболее значительных преимуществ балансировки сборок инструментов можно обнаружить на низких оборотах для таких вещей, как расточные головки или сборки оправок для торцевых фрез.

«Наш совет — всегда обращать внимание на приложения, которые создают проблемы, которые никто не может решить», — сказал он. «Возможно, они смотрели на приспособления, состояние машины или режущие инструменты, но все равно не получают желаемой производительности. Обращали ли они внимание на балансировку? Если нет, то сейчас самое время изучить балансировку».

Холден сказал, что сегодня люди хотят сократить время цикла, что может означать уменьшение количества смен инструмента. Если раньше для изготовления детали мастерская использовала черновые, получистовые и чистовые инструменты, а теперь предпочитает использовать для работы только один инструмент, это может вызвать проблемы с балансировкой. Кроме того, может быть разработан специальный инструмент для сверления, растачивания и снятия фасок. Поскольку карманы расположены в разных положениях, больше внимания необходимо уделять балансировке для достижения качественных характеристик.

Необходимый баланс

«Теоретически баланс всегда необходим», — сказал Д'Алессандро. «Хотя в случае очень низких оборотов шпинделя (менее 3000 об/мин) и плохих целей чистовой обработки заготовки балансировку инструмента можно пропустить».

Тем не менее, современные станки, как правило, имеют высокие скорости шпинделя для достижения больших объемов резания или достижения высоких требований к скорости резания — например, при обработке инконеля.

«Увеличение этих значений также привело к повышению требований к более совершенным инструментам и держателям, которые затем требуют балансировки инструмента чаще, чем раньше, и с меньшим остаточным дисбалансом», — сказал Д'Алессандро. «Чтобы отслеживать это явление, может быть полезно установить на станок постоянную систему мониторинга шпинделя, например, датчик B-Safe, который способен предоставлять визуальные подсказки и предупреждения оператору, когда вибрация слишком высока».

Best Balance 1000 — портативное устройство для измерения и коррекции вибраций вращающихся компонентов из-за дисбаланса. Изображение предоставлено Balance Systems