考虑整个刀具组件的平衡法

为了在不牺牲刀具寿命或精加工的情况下提高速度，整个刀具组件应该在G2.5的美国机床行业标准上平衡，主轴转速等于车间中最快的主轴。图片由Haimer USA提供。

平衡整个刀具组件和使用具有可重复跳动精度的刀柄系统，可实现更快的切削，而不会牺牲刀具寿命。

为了提高生产率，车间必须准确地确定给定刀具可以运行多快。这需要考虑整个工具组件（包括工具，保持器和保持器部件）的平衡，刚度和跳动精度。

即使没有可测量的静态总指示跳动（TIR），工具组件中的不平衡也可能在高速下产生跳动。

关于优化加工速度的谈话通常开始并结束谈论切割工具，但它应该包括考虑整个工具组件。很多时候，专家带来的切削刀具技术是不一样的专家带来的刀架接口技术。结果是两个分区的组件。相反，为了提高生产率，整个加工组件，包括工具，夹持器和夹持器部件，应该是对话的一部分。这需要考虑平衡，刚度和跳动精度的关键因素，以真正确定给定刀具的运行速度。消除或减少这些元素中的一个，最终的结果是减小切割速度以进行补偿。

然而，大多数商店没有意识到他们牺牲生产力来弥补其他缺失的元素。他们认为他们已经达到了他们的刀具的极限，并且不能推它更快。事实是，他们只需要优化装配的其他方面，以便更快地切割。让我们来看看整个刀具组件的元件如何协同工作，以优化速度和进给速度，并允许进行熄灯加工以提高切削生产率。

最佳性能

根据Merriam-Webster，最优词语表示“最佳或最有效的东西的数量或程度”。在加工速度和进给方面，仅当直接影响刀具的周围元素也是最佳参数最佳。这意味着平衡，刚度和同心度。

平衡可能是整个模具装配中最被误解的元素。大多数人理解平衡是从支架一侧到另一侧的均匀重量分布，但是他们不能理解平衡变量如何影响测量，当平衡应该被测量和多少不平衡真正影响加工结果。许多人认为，平衡“开箱即用”的支架是足够好的，然而，无论这是否是真的，在很大程度上取决于支架的类型。如果持有人有移动的机械部件，很可能平衡开箱不够好。

平衡是重要的，不仅是在高速加工过程中使用高速主轴来加工淬火钢的模具和复杂零件。在更高的速度下，这可能更关键，就像在汽车中快速行驶时需要安全带。但是当你以较慢的速度在城里驾驶时，安全带变得不重要了吗？当然不是，并且同样适用于平衡的工具组件。无论是在淬火钢中运行20,000 rpm的2 mm球磨机，以8,000 rpm运行的可转位面铣刀或仅以几百rpm运行的镗杆，平衡精度会影响精加工，刀具寿命，主轴磨损和速度。

为了在不牺牲刀具寿命或精加工的情况下提高刀具速度，整个刀具组件应平衡到美国机床行业标准G2.5，主轴转速等于车间最快的主轴。（G数字是以毫米/秒测量的振动阈值极限）。通过适当平衡减少振动，可以减少颤动和改善表面光洁度。结合提高的动态跳动精度，它还减少了切削刀具上不均匀的切削刃负载，从而增加了它们的使用寿命。大多数商店能够实现平均速度提高15％至20％，同时仍然可以看到刀具寿命和完成改进。

刀夹部件，例如夹头，夹头螺母，侧锁螺丝和保持旋钮，都对整个组件的平衡具有深远的影响。这是一个外国的概念，许多商店，只有当他们自己测量时才变得清楚。例如，简单的拉钉可以采用以25,000rpm平衡到G2.5的保持器，并且在小于4500rpm下将其减小到G2.5。夹头螺母和Weldon扁平端铣刀可以具有相同或更大的冲击，因为大多数夹头螺母本身不平衡，Weldon扁平工具由于其性质（一侧缺少金属块）而不平衡。

今天的许多商店仍然没有达到他们认为的平衡。他们从盒子中拉出一个新的夹头卡盘，然后用夹头，切削工具，夹头螺母和拉钉组装。它在它的“平衡证书”旁边有一个闪亮和新的旁边，只证明持有人是赤裸裸的，意味着没有工具，夹头，夹头螺母和/或保留旋钮。所以，他们认为平衡到G2.5在30,000 rpm实际上只是平衡运行约5,000 rpm。

为了保证整个工装组件的平衡，最好的选择是购买平衡器或使用平衡服务。有许多质量平衡机的选择，根据所需的特性和功能，其平均价格在35,000美元到65,000美元之间。大多数商店在不到一年的时间内实现了这项投资的回报。例如，一家主要汽车制造商通过在加工前简单平衡所有组件，将未计划的刀具更换从57％减少到7％。平衡对于提高切削生产率至关重要，因为检查是确保零件公差或CAM软件是确保有效的刀具路径。

刚性是另一个必不可少的工具装配元件，因为工具刚性越大，机器加工越快。刚性被定义为“不能弯曲或移动容易”。这解释了为什么更短的刀具悬伸，更短的夹具测长长度和更厚的卡盘壁厚提高更大的刚性。因此，另一种提高刚性的方法是抑制运动。

例如，考虑主轴锥形接口。这是工具组件的一个关键区域，其提供很少的机会减少运动，因为它受到机器插座和保持器锥形部的锥度公差的限制。基本上，你不能控制支架的锥度，所以你不能修复它的不准确。唯一的选择是使用更高质量的持有人。这种锥度的精度不能被夸大，并且在制造中根本没有捷径来实现最紧密的公差。像平衡一样，大多数商店往往不容易获得由训练有素的操作员测量锥度的设备来解释复杂的ISO锥度公差。

使用高精度测量仪器和标准在主要研究大学的计量实验室进行的测试发现，来自不同制造商的15个刀架中只有两个实际满足或超过了AT3标准。“AT”是范围从AT1到AT11的ANSI / ASME和ISO标准。数字越低，公差越紧。为了避免在速度上妥协以弥补差的锥形界面，商店应该投资在具有真实AT3或更好的锥度公差的支架上。

同心度是旋转刀具与主轴中心线对准的相对精度。与主轴中心线的偏差通常称为偏心。这种跳动是精度的核心功能，但它也在工具磨损中起关键作用。在切割中，具有跳动的切割工具自然地与工具的一侧相比比另一侧具有更大的咬合。这种不均匀的切削负载导致刀具磨损加快，刀具寿命缩短。当切削工具磨损太快时，大多数操作者做的第一件事是减慢所有的工具以获得更可接受的切削工具性能。

为了在不牺牲刀具寿命的情况下进行切削，通过平衡整个刀具组件和使用具有可重复跳动精度的刀柄系统，提高整个刀具组件的跳动精度。可重复系统是那些没有易于磨损的部件，例如夹头或套筒，并且在几个月后就会影响跳动精度。

要进行熄火加工，使用不仅具有跳动重复性，而且具有3微米或更好的总指示跳动（TIR）的系统（切削刀具，刀柄和刀柄组件）。无人加工是关于刀具寿命的可预测性，从一次刀具更换，一次换刀到下一次换刀。

这种重复精度和平衡性的理想解决方案是热缩工具，因为它不包括可以磨损和冲击性能的移动机械部件。这种类型的工具的附加的夹紧扭矩和刚度也是不可匹配的，因为收缩配合保持器在多个平面上完全接合工具柄部360度。孔的可收缩性与该夹紧区域一起使得高质量收缩保持器的夹紧扭矩相当强大。与没有夹紧扭矩偏差，这通常存在于需要特定扭矩规格或拧紧说明的其他系统中，并且您有一个系统，将减少错误和流水线加工过程。注意，不是所有的热缩配合支架都是平等的。像任何东西，你通常得到你支付。

一旦速度和进给被优化并且工具被最大化，关于整个工具组件的另一个对话。检查保持架锥度，看是否有任何生锈，这将表明锥度公差不佳。测量偏差是否仍然为0.0002英寸或更好，然后测量和平衡整个组件，并再次检查偏差精度，以查看刀具磨损，零件加工和主轴负载的差异。当一切都显示出改进时，您可以节约成本和时间。