考慮整個刀具組件的平衡法

為了在不犧牲刀具壽命或精加工的情況下提高速度，整個刀具組件應該在G2.5的美國機床行業標準上平衡，主軸轉速等于車間中最快的主軸。圖片由Haimer USA提供。

平衡整個刀具組件和使用具有可重復跳動精度的刀柄系統，可實現更快的切削，而不會犧牲刀具壽命。

為了提高生產率，車間必須準確地確定給定刀具可以運行多快。這需要考慮整個工具組件（包括工具，保持器和保持器部件）的平衡，剛度和跳動精度。

即使沒有可測量的靜態總指示跳動（TIR），工具組件中的不平衡也可能在高速下產生跳動。

關于優化加工速度的談話通常開始并結束談論切割工具，但它應該包括考慮整個工具組件。很多時候，專家帶來的切削刀具技術是不一樣的專家帶來的刀架接口技術。結果是兩個分區的組件。相反，為了提高生產率，整個加工組件，包括工具，夾持器和夾持器部件，應該是對話的一部分。這需要考慮平衡，剛度和跳動精度的關鍵因素，以真正確定給定刀具的運行速度。消除或減少這些元素中的一個，最終的結果是減小切割速度以進行補償。

然而，大多數商店沒有意識到他們犧牲生產力來彌補其他缺失的元素。他們認為他們已經達到了他們的刀具的極限，并且不能推它更快。事實是，他們只需要優化裝配的其他方面，以便更快地切割。讓我們來看看整個刀具組件的元件如何協同工作，以優化速度和進給速度，并允許進行熄燈加工以提高切削生產率。

最佳性能

根據Merriam-Webster，最優詞語表示“最佳或最有效的東西的數量或程度”。在加工速度和進給方面，僅當直接影響刀具的周圍元素也是最佳參數最佳。這意味著平衡，剛度和同心度。

平衡可能是整個模具裝配中最被誤解的元素。大多數人理解平衡是從支架一側到另一側的均勻重量分布，但是他們不能理解平衡變量如何影響測量，當平衡應該被測量和多少不平衡真正影響加工結果。許多人認為，平衡“開箱即用”的支架是足夠好的，然而，無論這是否是真的，在很大程度上取決于支架的類型。如果持有人有移動的機械部件，很可能平衡開箱不夠好。

平衡是重要的，不僅是在高速加工過程中使用高速主軸來加工淬火鋼的模具和復雜零件。在更高的速度下，這可能更關鍵，就像在汽車中快速行駛時需要安全帶。但是當你以較慢的速度在城里駕駛時，安全帶變得不重要了嗎？當然不是，并且同樣適用于平衡的工具組件。無論是在淬火鋼中運行20,000 rpm的2 mm球磨機，以8,000 rpm運行的可轉位面銑刀或僅以幾百rpm運行的鏜桿，平衡精度會影響精加工，刀具壽命，主軸磨損和速度。

為了在不犧牲刀具壽命或精加工的情況下提高刀具速度，整個刀具組件應平衡到美國機床行業標準G2.5，主軸轉速等于車間最快的主軸。（G數字是以毫米/秒測量的振動閾值極限）。通過適當平衡減少振動，可以減少顫動和改善表面光潔度。結合提高的動態跳動精度，它還減少了切削刀具上不均勻的切削刃負載，從而增加了它們的使用壽命。大多數商店能夠實現平均速度提高15％至20％，同時仍然可以看到刀具壽命和完成改進。

刀夾部件，例如夾頭，夾頭螺母，側鎖螺絲和保持旋鈕，都對整個組件的平衡具有深遠的影響。這是一個外國的概念，許多商店，只有當他們自己測量時才變得清楚。例如，簡單的拉釘可以采用以25,000rpm平衡到G2.5的保持器，并且在小于4500rpm下將其減小到G2.5。夾頭螺母和Weldon扁平端銑刀可以具有相同或更大的沖擊，因為大多數夾頭螺母本身不平衡，Weldon扁平工具由于其性質（一側缺少金屬塊）而不平衡。

今天的許多商店仍然沒有達到他們認為的平衡。他們從盒子中拉出一個新的夾頭卡盤，然后用夾頭，切削工具，夾頭螺母和拉釘組裝。它在它的“平衡證書”旁邊有一個閃亮和新的旁邊，只證明持有人是赤裸裸的，意味著沒有工具，夾頭，夾頭螺母和/或保留旋鈕。所以，他們認為平衡到G2.5在30,000 rpm實際上只是平衡運行約5,000 rpm。

為了保證整個工裝組件的平衡，最好的選擇是購買平衡器或使用平衡服務。有許多質量平衡機的選擇，根據所需的特性和功能，其平均價格在35,000美元到65,000美元之間。大多數商店在不到一年的時間內實現了這項投資的回報。例如，一家主要汽車制造商通過在加工前簡單平衡所有組件，將未計劃的刀具更換從57％減少到7％。平衡對于提高切削生產率至關重要，因為檢查是確保零件公差或CAM軟件是確保有效的刀具路徑。

剛性是另一個必不可少的工具裝配元件，因為工具剛性越大，機器加工越快。剛性被定義為“不能彎曲或移動容易”。這解釋了為什么更短的刀具懸伸，更短的夾具測長長度和更厚的卡盤壁厚提高更大的剛性。因此，另一種提高剛性的方法是抑制運動。

例如，考慮主軸錐形接口。這是工具組件的一個關鍵區域，其提供很少的機會減少運動，因為它受到機器插座和保持器錐形部的錐度公差的限制。基本上，你不能控制支架的錐度，所以你不能修復它的不準確。唯一的選擇是使用更高質量的持有人。這種錐度的精度不能被夸大，并且在制造中根本沒有捷徑來實現最緊密的公差。像平衡一樣，大多數商店往往不容易獲得由訓練有素的操作員測量錐度的設備來解釋復雜的ISO錐度公差。

使用高精度測量儀器和標準在主要研究大學的計量實驗室進行的測試發現，來自不同制造商的15個刀架中只有兩個實際滿足或超過了AT3標準。“AT”是范圍從AT1到AT11的ANSI / ASME和ISO標準。數字越低，公差越緊。為了避免在速度上妥協以彌補差的錐形界面，商店應該投資在具有真實AT3或更好的錐度公差的支架上。

同心度是旋轉刀具與主軸中心線對準的相對精度。與主軸中心線的偏差通常稱為偏心。這種跳動是精度的核心功能，但它也在工具磨損中起關鍵作用。在切割中，具有跳動的切割工具自然地與工具的一側相比比另一側具有更大的咬合。這種不均勻的切削負載導致刀具磨損加快，刀具壽命縮短。當切削工具磨損太快時，大多數操作者做的第一件事是減慢所有的工具以獲得更可接受的切削工具性能。

為了在不犧牲刀具壽命的情況下進行切削，通過平衡整個刀具組件和使用具有可重復跳動精度的刀柄系統，提高整個刀具組件的跳動精度。可重復系統是那些沒有易于磨損的部件，例如夾頭或套筒，并且在幾個月后就會影響跳動精度。

要進行熄火加工，使用不僅具有跳動重復性，而且具有3微米或更好的總指示跳動（TIR）的系統（切削刀具，刀柄和刀柄組件）。無人加工是關于刀具壽命的可預測性，從一次刀具更換，一次換刀到下一次換刀。

這種重復精度和平衡性的理想解決方案是熱縮工具，因為它不包括可以磨損和沖擊性能的移動機械部件。這種類型的工具的附加的夾緊扭矩和剛度也是不可匹配的，因為收縮配合保持器在多個平面上完全接合工具柄部360度。孔的可收縮性與該夾緊區域一起使得高質量收縮保持器的夾緊扭矩相當強大。與沒有夾緊扭矩偏差，這通常存在于需要特定扭矩規格或擰緊說明的其他系統中，并且您有一個系統，將減少錯誤和流水線加工過程。注意，不是所有的熱縮配合支架都是平等的。像任何東西，你通常得到你支付。

一旦速度和進給被優化并且工具被最大化，關于整個工具組件的另一個對話。檢查保持架錐度，看是否有任何生銹，這將表明錐度公差不佳。測量偏差是否仍然為0.0002英寸或更好，然后測量和平衡整個組件，并再次檢查偏差精度，以查看刀具磨損，零件加工和主軸負載的差異。當一切都顯示出改進時，您可以節約成本和時間。