数控冲床刀具系统的动平衡

对于旋转体的平衡，国际上采用IS0l940-1标准用于评价。设刀具在距离旋转中心e(mm)处存在等效的不平衡质量meg)，则刀具允许的不平衡盘U(g/mm)可定义为刀具 不平衡质量与其偏心距的乘积，即U=me.设G为允许反映刀具平衡量与旋转速度n (r/min)之间关系的参数，则 根据牛顿第二定律，由于不平衡量的存在，在旋转过程中将产生与速度平方成正比的离心力F.对于旋转体的平衡，国际上采用的标准是IS01940-1或美国标准ANSIS2. 19，用G参数对刚性旋转体进行分级，G的数字量分级从GO.4到G4000. G后面的数字越小，平衡等级越高。G后面的数字表示每单位旋转体质量允许的残余不平衡量，G的单位是g. mm/kg，也等于残余质量中心以μm表示的偏移量。由式(8-1)可知， Gl近似表示刀具以1OOOOr/min的转速回转时，回转轴与刀具中心轴线的偏心距为1μm。
对不同数控冲床的动平衡要求是：普通数控冲床的旋转件G6.3；普通刀柄和数控冲床传动件G2.5；磨床及精密机械旋转件Gl. 0；精密磨床主轴及部分高速电主轴GO. 4； 6000r/min以上的高速切削刀具和刀柄系统的动平衡等级必须ζG2.5。
图8-6表示了由于刀具不平衡所引起的离心力与主轴转速和刀具不平衡量的关系，离心力会使主轴轴承受到方向不断变化的径向力作用而加速磨损并引起数控冲床振动，当主轴转速提高时，惯性离心力将以平方倍数增大。因此，高速旋转刀具在使用前除进行静平衡外，还必须进行动平衡。应根据其使用速度范围进行平衡，以实现最佳的加工效益。对高速切削刀具进行平衡时，首先需对刀具、夹头、主轴等各个元件单独进行平衡，然后对刀具与夹头组合体进行平衡，最后将刀具连同主轴一起进行平衡。
推荐采用微调螺钉进行精细平衡，或直接采用内装动平衡机构的锺刀，通过转动补偿环移动内部配重以补偿刀具不平衡量。图8-7为法国EPB公司制造的平衡刀具产品，其内装了平衡配重机构，并设置了配重刻度，通过转动配重环，调整其相对位置，即可补偿刀具结构不对称。图8-8为德国Walter公司采用蝶钉调节不平衡量的高速面镜刀。