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德国Haimer公司 Tool Dynamic TD 2002模块化刀具动
平衡机
佚名
【期刊名称】《汽车制造业》
【年(卷),期】2007(000)007
【摘要】Tool Dynamic TD 2002模块化刀具动平衡机主要用于刀柄及砂轮的动平衡，测量精度极高，平衡精度小于0．5gmm。
该系列共有4种机型，包括可用于各类刀柄的单平面测量（静态）经济型、用于两个平面测量的经济增强型、可缩短平衡时间的舒适型及在舒适型上配备液晶显示器的舒适增强型。
该产品能够有效降低对主轴造成的损坏、大大减少成本及提高精准度。
【总页数】1页(P51)
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
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金属切削加工已进入了一个以高速切削为代表的新的发展阶段，由于高速切削加工能极大地提高材料的切除率和零件的加工质量，降低加工成本，因而成为当今金属切削加工的发展方向之一。
高速切削刀具技术是高速切削加工的一个关键技术，它包括高速切削刀具材料、刀柄系统、刀具系统动平衡技术、刀具监测技术等。
一.高速切削加工对刀具系统的要求所谓刀具系统是指由刀柄、夹头和切削刀具所组成的完整的刀具体系，刀柄与机床主轴相连，切削刀具通过夹头装入刀柄之中。
要使刀具系统能在高速下进行切削加工，应满足以下基本条件：1.1较高的系统精度系统精度包括系统定位夹持精度和刀具重复定位精度，前者指刀具与刀柄、刀柄与机床主轴的连接精度；后者指每次换刀后刀具系统精度的一致性。
刀具系统具有较高的系统精度，才能保证高速加工条件下刀具系统应有的静态和动态稳定性。
1.2较高的系统刚度刀具系统的静、动刚度是影响加工精度及切削性能的重要因素。
刀具系统刚度不足会导致刀具系统振动，从而降低加工精度，并加剧刀具的磨损，降低刀具的使用寿命。
1.3较好的动平衡性高速切削加工条件下，微小质量的不平衡都会造成巨大的离心力，在加工过程中引起机床的急剧振动。
因此，高速刀具系统的动平衡非常重要。
二.数控铣削刀具系统标准数控镗铣类刀具系统采用的标准有国际标准（ ISO 7388 ）、德国标准（ DIN 69871 ）、美国标准（ ANSI/ASME B5.50 ）、日本标准（ MAS 403 ，其高速刀柄采用 HSK 标准）和中国标准（ GB10944-89 ）等。
由于标准繁多，我们在机床使用时务必注意，所具备的刀具系统的标准必须与所使用的机床相适应。
三.刀柄的选择数控铣床使用的刀具通过刀柄与主轴相连，刀柄通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上，由刀柄夹持传递速度、扭矩，如图4-5 所示。
刀柄的强度、刚性、耐磨性、制造精度以及夹紧力等对加工有直接的影响。
常见刀柄如下图:1.传统刀柄标准7/24锥联结目前，在数控铣床、数控镗床和加工中心上使用的传统刀柄是标准7:24锥度实心长刀柄。
机床动平衡测试技术规范沈阳机床（集团）有限责任公司“高速/复合数控机床及关键技术创新能力平台”课题组2012年5月1 简介动平衡技术是在转子校正面上进行校正平衡，校正后的剩余不平衡量，以保证转子在动态时是在许用不平衡量的规定范围内，在理想的情况下回转体旋转时与不旋转时，对轴承产生的压力是一样的，这样的回转体是平衡的回转体。
提高精度或精密化，减小振动噪音是制造技术的一个主要发展方向、是各种各类数控机床与基础制造装备在应用中所追求的目标。
动平衡技术不但可以用于各类数控机床，而且可用于各类设备包括大型和重型设备，还可用于高档数控装置等等。
因此，完成本课题的目标和任务对于国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项及其项目目标和任务来说，具有着重大作用和显著意义。
由于动平衡技术可用于各类数控机床、设备和高档数控装置。
本课题成果将可以为各类数控机床、设备和高档数控装置的开发提供技术支持，同时为这些数控机床、设备及高档数控装置的设计、制造及安装提供理论依据与保证。
动平衡技术已越来越多地应用于航天航空、国防、飞机制造、汽车制造等行业，其工程意义是非常显著的，这项技术可用于各种各类的机床及装备，而且不但可应用于新机床以提高其技术含量和精度，还可应用于老机床以焕发其新春和加入现代制造行列，提高机床及装备的加工精度是此项技术的目的。
2 试验的目的（1）对于回转零部件,由于零件结构不对称、材质不均匀、加工或装配误差等因素,不可避免地存在质量不均衡。
根据平衡理论,我们把具有一定转速的回转件称为转子。
如果转子的质量分布对其轴线而言不均匀、不对称,即其中心主惯性轴不能与旋转轴线重合,那么旋转时就会产生不平衡离心力,它会对支承架和基础产生作用力,而且还会引起机器振动,振动的大小主要取决于不平衡量大小及支承架和基础的刚度。
如果振动严重,则会影响机器的性能和寿命。
因此,在几乎所有的回转体零件中,平衡工艺是必不可少的工艺过程,它是减小转子振动的极为重要的手段,它能解决由于自由离心力造成的振动。
Bewise Inc. Reference source from the internet.刀具长度补偿功能，是数控机床的一项重要功能，在准备功能中用G43、G44、G49表示，但是若使用得不好很容易造成撞车和废品事故。
下面以加工中心为例，介绍生产实践中常用的几种刀具长度补偿方法。
1 刀具长度补偿功能的执行过程典型的指令格式为G43 Z_H_；或G44 Z_H_。
其中G43指令加补偿值，也叫正向补偿，即把编程的Z值加上H代码指定的偏值寄存器中预设的数值后作为CNC实际执行的Z坐标移动值。
相应的，G44指令减去预设的补偿值，也叫负向补偿。
当指令G43时，实际执行的Z坐标值为Z’=Z_+(H_)；当指令G44时，实际执行的Z坐标值为Z’=Z_-(H_)；这个运算不受G90绝对值指令或G91增量值指令状态的影响。
偏值寄存器中可预设正值或负值，因此有如下等同情况。
指令G43、H设正值等同于指令G44、H设负值的效果：指令G43、H设负值等同于指令G44、H设正值的效果。
因此一般情况下，为避免指令输入或使用时失误，可根据操作者习惯采用两种方式：只用指令G43，H设正值或负值：H只设正值，用指令G43或G44。
以下介绍使用较多的第一种情况。
指令格式中Z值可以为0，但H0或H00将取消刀具长度补偿，与G49效果等同，因为0号偏值寄存器被NC永远置0。
一般情况下，为避免失误，通过设定参数使刀具长度补偿只对Z轴有效。
例如当前指令为G43X_H_；时，X轴的移动并没有被补偿。
被补偿的偏置值由H后面的代码指定。
例如H1设20.、H2设-30.，当指令“G43 Z100.H1；”时，Z轴将移动至120.处：而当指令“G43 Z100. H2；”时，Z轴将移动至70.处。
G43(G44)与G00、G01出现在一个程序段时，NC将首先执行G43(G44)。
可以在固定循环的程序段中指令G43(G44)，这时只能指令一个H代码，刀具长度补偿同时对Z值和R值有效。
有关动平衡方面的专业知识动平衡机原理：平衡机是测量旋转物体(转子)不平衡量大小和位置的机器。
任何转子在围绕其轴线旋转时，由于相对于轴线的质量分布不均匀而产生离心力。
这种不平衡离心力作用在转子轴承上会引起振动，产生噪声和加速轴承磨损，以致严重影响产品的性能和寿命。
电机转子、机床主轴、内燃机曲轴、汽轮机转子、陀螺转子和钟表摆轮等旋转零部件在制造过程中，都需要经过平衡才能平稳正常地运转。
根据平衡机测出的数据对转子的不平衡量进行校正，可改善转子相对于轴线的质量分布，使转子旋转时产生的振动或作用于轴承上的振动力减少到允许的范围之内。
因此，平衡机是减小振动、改善性能和提高质量的必不可少的设备。
通常，转子的平衡包括不平衡量的测量和校正两个步骤，平衡机主要用于不平衡量的测量，而不平衡量的校正则往往借助于钻床、铣床和点焊机等其他辅助设备，或用手工方法完成。
有些平衡机已将校正装置做成为平衡机的一个部分。
重力式平衡机和离心力式平衡机是两类典型的平衡机。
重力式平衡机一般称为静平衡机。
它是依赖转子自身的重力作用来测量静不平衡的。
如右图，置于两根水平导轨上的转子如有不平衡量，则它对轴线的重力矩使转子在导轨上滚动，直至这个不平衡量处于最低位置时才静止。
被平衡的转子放在用静压轴承支承的支座上，在支座的下面嵌装一片反射镜。
当转子不存在不平衡量时，由光源射出的光束经此反射镜反射后，投射在不平衡量指示器的极坐标原点。
如果转子存在不平衡量，则转子支座在不平衡量的重力矩作用下发生倾斜，支座下的反射镜也随之倾斜并使反射出的光束偏转，这样光束投在极坐标指示器上的光点便离开原点。
根据这个光点偏转的坐标位置，可以得到不平衡量的大小和位置。
重力式平衡机仅适用于某些平衡要求不高的盘状零件。
对于平衡要求高的转子，一般采用离心式单面或双面平衡机。
离心式平衡机是在转子旋转的状态下，根据转子不平衡引起的支承振动，或作用于支承的振动力来测量不平衡。
其按校正平面数量的不同，可分为单面平衡机和双面平衡机。
主轴径向跳动解决方法主轴径向跳动是机床加工中常见的问题，它会导致加工精度下降，甚至影响加工质量。
因此，解决主轴径向跳动问题是非常重要的。
下面介绍几种解决方法。
1. 检查主轴和夹头主轴和夹头是主轴径向跳动的主要原因。
因此，首先要检查主轴和夹头是否有损坏或磨损。
如果有，需要及时更换。
此外，还要检查夹头是否正确安装，是否紧固牢固。
2. 调整主轴预紧力主轴预紧力对主轴径向跳动有很大影响。
如果预紧力过大或过小，都会导致主轴径向跳动。
因此，需要根据机床的要求，调整主轴预紧力。
一般来说，预紧力应该适中，既不能太大也不能太小。
3. 优化刀具刀具的质量和形状也会影响主轴径向跳动。
因此，需要选择质量好、形状合适的刀具。
此外，还要注意刀具的使用寿命，及时更换磨损的刀具。
4. 加强机床维护机床的维护对于解决主轴径向跳动问题也非常重要。
需要定期对机床进行检查和维护，保证机床的各项参数正常。
此外，还要注意机床的清洁和润滑，保证机床的正常运转。
5. 采用动平衡技术动平衡技术是解决主轴径向跳动问题的有效方法之一。
通过对主轴进行动平衡，可以消除主轴的不平衡，减少主轴径向跳动。
但是，动平衡技术需要专业的设备和技术，需要专业人员进行操作。
综上所述，解决主轴径向跳动问题需要综合考虑多个因素。
需要从主轴、夹头、刀具、机床维护等多个方面入手，采取相应的措施。
只有这样，才能有效地解决主轴径向跳动问题，提高机床加工精度和质量。
刀具补偿功能概述刀具补偿是数控加工中一项关键的技术，它可以有效地提高加工精度和效率。
本文将对刀具补偿功能进行概述，介绍其原理、应用和优势。
一、刀具补偿的原理刀具补偿是通过在数控系统中对工具轨迹进行校正来实现的。
由于刀具的尺寸、形状和磨损等因素，工件的加工结果可能会与预期有所偏差。
刀具补偿基于工具几何和轨迹偏差的关系，通过调整数控程序中的刀具路径，使实际切削轨迹与期望轨迹保持一致，从而实现精准加工。
二、刀具补偿的应用领域刀具补偿广泛应用于各种数控加工领域，如铣削、车削、钻削等。
在这些加工过程中，刀具补偿能够提高零件的尺寸精度、表面质量和加工效率。
1. 铣削中的刀具补偿：在铣削过程中，刀具补偿可以根据刀具直径和偏移量来自动调整切削轨迹，确保切削结果符合要求。
同时，通过刀具补偿，还可以实现铣削过程中不同刀具的自动更换，提高生产效率。
2. 车削中的刀具补偿：车削过程中，刀具补偿可以针对工件的尺寸偏差进行调整，使加工后的工件尺寸与期望尺寸保持一致。
刀具补偿可以通过修正刀具位置或调整进给速度来实现，大大提高了车削加工的精度和稳定性。
3. 钻削中的刀具补偿：在钻削过程中，刀具补偿可以根据刀具尺寸和磨损情况来调整刀具的位置和轨迹。
通过刀具补偿，可以有效控制钻孔的直径误差和圆度误差，提高钻削加工的质量。
三、刀具补偿的优势刀具补偿具有许多优势，使其在数控加工中得到广泛应用。
1. 提高加工精度：刀具补偿可以消除工具尺寸和磨损等因素对加工精度的影响，实现更加精确的加工结果。
2. 提高加工效率：通过刀具补偿，可以使切削轨迹与工件的实际形状相匹配，减少加工过程中的空刀时间，提高生产效率。
3. 增强加工稳定性：刀具补偿可以对工具的位置和轨迹进行校正，减少切削力的变化，有助于提高加工过程的稳定性。
四、结论刀具补偿功能在数控加工中起到至关重要的作用，它通过调整刀具路径，确保加工结果与期望一致，提高加工精度和效率。
刀具补偿在铣削、车削、钻削等加工过程中广泛应用，并具有诸多优势，如提高加工精度、效率和稳定性。
刀具动平衡技术介绍
教程来源：网络作者：未知点击：780次时间：2009-11-2 11:50:00
1.引言
从二十世纪八十年代开始，随着现代制造技术的快速发展，金属切削加工进入了以高速切削为代表的发展阶段。
由于高速切削技术具有明显的技术优势，目前已在工业发达国家的汽车、飞机、模具等工业制造领域得到广泛应用，产生了巨大的技术经济效益，并显示出在二十一世纪现代制造技术发展中具有的重要地位和广阔应用前景。
“高速切削”目前还是一个发展中的相对概念。
对于不同的工件材料和不同的加工工序，要求达到的切削速度并不相同，通常可将切削速度（或进给速度）较普通切削提高5～1O倍归入高速切削范畴。
高速切削的实现需要建立在机床、刀具等相关领域最新技术成果的基础上。
目前，高速切削主要应用于在加工中心机床上采用铣刀、镗刀、孔加工刀具等旋转刀具进行的切削加工，所用加工中心机床的主轴转速通常在lO000r／min以上。
当加工中心机床主轴转速高达lO000r／min以上时，高速旋转的刀具（包括夹持刀柄）存在的不平衡量所产生的离心力将对主轴轴承、机床部件等施加周期性载荷，从而引起振动，这将对主轴轴承、刀具寿命和加工质量造成不利影响。
因此，高速切削加工对旋转刀具提出了严格的动平衡要求。
研究高速旋转刀具的动平衡技术、有效控制刀具不平衡量是研制开发和推广应用高速切削技术的必要前提和配套技术。
德国的切削行业对高速旋转刀具动平衡技术做了大量研究开发工作，本文结合有关报导对高速切削刀具动平衡技术的研究现状及一些相关问题作一介绍。
2.动平衡的一般概念
旋转刀具的动平衡原理与一般旋转零件的动平衡原理相似。
首先，刀具结构的设计应尽可能对称；其次，在需要对刀具进行平衡时，可根据测出的不平衡量采用刀柄去重或调节配重等方法实现平衡。
由于刀具品种不同，具体采用的平衡方法也不相同。
法国EPB公司特制的平衡刀具（柄）产品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，即可补偿因刀具结构不对称或调刀引起的不平衡量；德国Walter公司的高速面铣刀则采用螺钉调节不平衡量。
对于普通的刀具或工具系统，可由刀具制造商或用户借助于平衡机进行平衡。
但是，如何科学、定量地规定和评价刀具的平衡质量以及在不同加工条件下允许的刀具不平衡量，是刀具制造商和用户关心的首要问题。
为此，有必要介绍一下机械转子动平衡的一般概念。
IS01940《刚性转子的动平衡质量要求》标准规定，一个转子的不平衡量（或称残留不平衡量）用U表示（单位为gmm），U值可在平衡机上测得；某一转子允许的不平衡量（或称允许残留不平衡量）用Uper表示。
从实际平衡效果考虑，通常转子的质量m（kg）
越大，其允许残留不平衡量也越大。
为对转子的平衡质量进行相对比较，可用单位质量残留不平衡量e表示，即e＝U／m（gmm／kg），相应地即有eper＝Uper／m。
U和e是转子本身对于给定回转轴所具有的静态（或称准动态）特性，可定量表示转子的不平衡程度。
从准动态的角度看，一个用U、e和m值表示其静态特性的转子完全等效于一个质量为m（kg）、且其重心与回转中心的偏心距为e（μm）的不平衡转子，而U值则为转子质量m（kg）与偏心距e（μm）的乘积。
因此，也可将e称为残留偏心量，这是e的一个很有用的物理含义。
实际上，一个转子平衡质量的优劣是一个动态概念，它与使用的转速有关。
如
ISO1940标准给出的平衡质量等级图上一组离散的标有G值的45°斜线表示不同的平衡质量等级，其数值为eper(gmm／kg)与角速度ω(rad／s)的乘积(单位为mm／s)，用于表示一个转子平衡质量的优劣。
例如，某个转子的平衡质量等级G＝，表示该转子的e值与使用时ω值的乘积应小于或等于。
使用时，可根据要求的平衡质量等级G及转子可能使用的最大转速，从图上查出转子允许的eper值，再乘以转子质量，即可求出该转子允许的不平衡量。
接下来的问题是如何确定高速旋转刀具的合理平衡质量等级G，从而得出在最高使用转速下要求的Uper值。
3.合理平衡质量等级的确定
为了确定高速旋转刀具统一的合理平衡质量等级G，由德国政府和机器制造商协会(VDMA)所属精密工具专业委员会牵头成立了工作组，将刀具动平衡技术作为一个“要求公开”的项目进行了系统研究。
研究组的成员来自相关行业及技术领域，如刀具、机床和平衡机制造行业、用户行业、大学和研究机构等。
根据他们的研究结果，提出了“高速旋转刀具系统平衡要求”的指导性规范(FMK—Richtlinie)。
该规范有三个要点：
(1)认为对刀具平衡质量等级的要求是由上限值和下限值界定的一个范围，大于上限值时刀具的不平衡量将对加工带来负面影响，而小于下限值则表明不平衡量要求过严，这在技术和经济上既不合理且无必要。
(2)以主轴轴承动态载荷的大小作为刀具平衡质量的评价尺度，并规定以G16作为统一的上限值。
由于切削加工条件以及影响加工效果因素的多样性，以加工效果的好坏作为刀具平衡的评价尺度并不能普遍适用，而因刀具不平衡引起的主轴轴承动态载荷的大小则是与不平衡量直接相关的参数，因此提出以主轴轴承动态载荷的大小作为制定统一平衡要求的依据。
根据VDI加56(DIN／ISO10816)“机械振动评定标准”的规定，可将使主轴轴承产生最大振动速度(1～／s)的不平衡量作为刀具系统允许不平衡量的上限值。
当以lmm/s或s 的振动速度作为评价尺度时，不同重量的HSK一63刀柄在一定转速范围内所允许的平衡质量等级G的上限值(三条曲线b)表明，G的上限值与刀具的质量、转速和选定的机床主轴振动速度有关，且分散在一个较大范围内。
工作组选取振动速度S、2mm/s、转速范围10000～
40000r/min、重量～10kg的不同规格HSK刀柄，计算出27个G的上限值，其中最大G值达201，最小G值仅为9。
综合考虑高速旋转刀具的安全要求和使用的方便性，工作组提出一个折衷的刀具系统平衡等级要求，即选取G16作为统一的上限值，这样除无法满足一个G9值外，可满足计算所得全部G值覆盖的加工条件范围(即转速为l0000～40000r/min，刀具系统重量为～
12kg，振动速度为2mm/s)。
(3)确定刀具系统合理不平衡量的下限值为刀具系统安装在机床主轴上时存在的偏心量(单位为)，根据现有机床制造水平，该值通常为2～5μm(根据每台机床的具体情况而略有不同)。
以安装偏心量作为下限值，表明将刀具系统的允许残留偏心量eper(μm)平衡到小于2～5μm并无意义。
当转速在40000r/min以下时，上限值G16所对应的允许残留偏心量eper值(μm)(或单位重量允许残留不平衡量，gmm／kg)均大于刀具系统的换刀重复定位精度值(仅当转速等于40000r／min时，eper=4μm)。
因此.规定上限值为G16、下限值为2～5μm(或gmm／kg)既可防止不平衡量过大对机床主轴的不利影响，又具有技术、经济合理性。
此外，G16的规定还满足了高速旋转刀具安全标准(EDINENISO15641)中规定刀具平衡等级应优于G40的要求。
该指导性规范还要求刀具的内冷却孔必须对称分布.否则可灌满冷却液封死洞口后再进行动平衡；并提出必要时可将刀具和机床主轴作为一个系统进行平衡.即首先分别对主轴和刀具(或工具系统)进行平衡.然后将刀具装入主轴后再对系统整体进行平衡。
4.关于刀具平衡质量等级的讨论
虽然德国已出台了有关刀具系统平衡质量的指导性文件以及统一的G16平衡质量等级规定.但仍存在不少关于刀具系统平衡质量等级的争议与讨论。
归纳起来主要有以下两方面的问题：
(1)G16的平衡质量等级规定给人一种“要求降低”的感觉，一般用户已习惯了较高的平衡质量等级，仍要求刀具制造商提供(最大使用转速20000r／min)的刀具。
另一方面，刀具制造商从市场竞争的需要出发.也尽可能使产品的平衡质量等级优于G16。
因此，在现阶段，工具制造商(包括刀具、刀柄、夹头制造商)除满足用户提出的特殊使用条件及平衡要求外，都是根据各自的产品特点及制造水平自行规定产品出厂的平衡质量等级。
一些大型用户企业如BoschTechnology公司、DaimlerChryslerAerospace公司等则根据刀具的使用条件规定企业内部的平衡质量等级。
(2)德国Ulm高等专科学校的等人通过试验发现，在三台平衡机上由不同操作者对同一把重量为、使用HSK63刀柄的整体刀具进行多次测量，得出的不平衡量最小为，最大为，可以计算出，在使用转速=15000r／min时，前者相当于G9，后者则相当于G19，G值的分散范围接近l0。
对8种常用刀具一刀柄组合系统进行的类似试验进一步证明了这种分散性，试验结果表明，所有测量数据都达不到，甚至也不是在所有转速下均能达到。
研究人员指出，这种不平衡量的不确定性与缺乏统一的测量仪器和测试方法有关。
目前，用于测量不平衡量的动平衡机既有专业厂家生产的通用型(一般为卧式)，也有专为刀具动平衡而开发的专用型
(一般为立式)。
试验结果表明，不同的操作者使用不同类型的动平衡机对相同刀具测得的不平衡量数据并不一致。
这也是目前用户难以重复测出刀具制造商测定的不平衡量的主要原因。
