刀具的平衡

獲得正確的平衡
  設計工程師有吃力不討好的工作。他們永無止境地花費精力去約束公差和提高精度來同失效和停機作鬥爭。他們連年累月地提高設計精度到1微米左右。他們是完美注意者。
  但是當刀具沒有恰當平衡時他們的徹底認真和密切注意細節產生浪費。使用不平衡的刀具加工零件和射擊自己的腳相近似。刀具在執行設計任務後會出現正常磨損。但是，設計用來執行那個任務的刀具假定是經過很好的平衡。如果你使用一個未平衡的刀具做這個活，你正引入新的磨損水平，不僅是刀具和主軸而且對要執行的零件。不平衡能產生幾個影響：它能引入主軸及其部件額外的振動，它會不規則地磨損刀具，它能減少刀具的壽命並降低完成產品的質量。
  校正不平衡
  正確平衡的刀具能顯著減輕噪音和振動，這使得刀具壽命增加而且零件精度一致性更好。離心力以速度平方成正比的關係放大不平衡引起的振動。由此造成的振動增加使軸承、軸瓦、軸、主軸和齒輪壽命最小化。另外，如果你不去平衡刀具，會冒主軸製造商質保作廢的風險。很多質保特別指出質量保證僅在有足夠證據表明機床上使用的刀具正確平衡時才有效。在這個方面，刀具平衡能引起巨大的節約。
  在平衡刀具之前，你需要測量不平衡量的大小和每個選擇的校正平面的角度位置。在兩種通用型式的平衡機上測定這些變數：不旋轉式或重力機用於測量單一平面（靜止的）不平衡，而旋轉式或離心機用於測量單一平面和/或兩平面（動態）不平衡。
  在正確的平面測定不平衡量的大小和角度后，你能通過從工件增加材料或去除材料的辦法進行校正。對於不是刀具的組件，最廣泛使用的材料添加方法是在組件上焊配重。對於輕微的不平衡量的組件的其它辦法有在組件體上增加焊料或在預鑽孔增加重量。
  對於刀具，當你測定的不平衡確定必須去除材料才能獲得正確的平衡，最容易和最有效的方法是鑽削。這是一種快速的調整，而且材料去除量能精確控制。另外一個選擇是銑削，它是平衡薄壁刀具或強制需要淺切削場合最有效。
  理論上，完美的平衡在平衡刀具時是可以獲得的。在現實應用里，因為成本的考慮和刀具的限制，完美的平衡僅在十分幸運時達到。因此，精度等級必須設置成允許一定量的把有害影響控制在一個可接受水平的殘餘不平衡。在ISO1940里給出的精度通常產生滿意的結果，但確定你實施的標準適合要平衡的刀具。例如，和剛性負載螺旋槳相比，機床將很明顯地使用不同的數值。
  刀具選用和維護
  刀具平衡不只是測量不平衡量和增加或去除重量。刀具選用至關重要。短的分量輕的刀具容易平衡到很好的精度，而大型的重的刀具要困難得多並有產生很大振動的傾向。你也能通過選擇已做過預平衡或預加工到最小不平衡的刀柄來節約時間和削減成本。
  更進一步你可以通過常規的維護和仔細的處理來減少必須平衡的數量。刀柄的任何錶面損壞將影響平衡和同心度。為什麼？當旋轉速度爬升時刀柄缺陷的影響被放大。假如你的儀器測到每分鐘1000轉時可忽略的力，當轉速為每分鐘10000轉時力增加100倍，每分鐘20000轉時為400倍。
  極好的同心度還在高速主軸下更重要，因為如果刀具不在主軸中心線上迴轉，它變成額外不平衡的首要因素。但是不平衡刀柄的影響在較低速度下也是明顯的。小的不平衡能引起你的加工中心主軸軸承損壞的很高的力，而且連續的很大的徑向力回導致軸承的早期失效和昂貴的機床維修費用。
  還有，要記住任何的調節（安裝或去除刀具組件，旋緊螺母或任何細微的扭轉或熔補）都需要某種程度的平衡。即使調節干擾刀具的平衡量僅有幾克X毫米，這個不平衡量轉化成振動的增加，引起刀具磨損加快、表面光潔度惡化和零件形位精度的下降（如鏜孔時圓度或直線度的丟失）。
  精度恰當=更好的平衡
  除了正確的維護和處理高質量的刀柄，刀具組件正確地裝到機床主軸是重要的。為獲得牢固穩定的連接刀柄匹配主軸錐孔應儘可能精確。刀柄配合得好和差的區別在高速下尤其明顯。你可能擁有世界上平衡得最好的刀具，但如果它沒有正確連到主軸上，那你是自找麻煩。
  當你認為今天出售的很多加工中心配備有最高轉速10000轉或以上的主軸，你不得不推論出刀柄的質量必須和主軸的性能同等水準。它們必定是牢固的、對中心的、適當平衡的，而且沒有表面損傷和污染。如果不是這樣，肯定發生振動，那將產生振顫並降低刀具壽命和表面光潔度。
  不是所有的刀具都需要平衡是正確的，尤其當處理過程引起成本增加和額外的步驟時。是否要做刀具平衡應視具體情況。在高速下平衡效果最突出，但是在任何速度下平衡刀具產生更好的形位精度、提高表面光潔度和延長刀具壽命。
  平衡的刀具產出最佳的零件
  雖然它需要一些額外的時間和照料，恰當的平衡將延長你刀具和主軸的壽命並將增加可用時間，而且為客戶生產出精確的高質量的零件。