铣刀的平衡对转速的影响

提高切削速度结合更高的平衡要求对整个工具系统 (机床主轴、夹紧装置和刀具系统) 提出更严格的平衡条件。

刀具平衡要求

为了按照标准进行平衡的效果，通常可额外选择下一个更高的平衡等级 (例如G2.5而不是G6.3级)。这在技术上通常是不必要的并且会导致高成本，此外，在许多情况下也无法实现。

为了证明不平衡所导致主轴载荷的合理性而需要考虑的另一点是，动态切削力 (例如由铣削刀具断续切削产生) 通常明显高于要求的允许剩余不平衡量所产生的离心力。不平衡量对机床结构发挥速度谐波激励作用，激振离心力的大小由不平衡量和转速产生。

标准中规定的刚性转子 (例如电机转子等) 的工具平衡精度要求不能恰当地应用于这些整体系统，因为机床主轴、夹紧装置和刀具表现出本质上不同的特性：

机床主轴、夹紧装置和刀具是变化的系统 (例如通过在加工中心中换刀)

由于径向和角向夹紧误差的原因，在主轴内重复换刀会导致整体系统的平衡条件出现变化

各个组件 (主轴、夹紧装置和刀具) 的配合公差会对平衡过程产生限制

刀具系统与机床主轴之间的夹紧误差会对平衡条件的重复性产生限制，有鉴于此，旋转刀具系统的平衡要求必须将所有基本参数都考虑在内。主要目标是限制与不平衡有关的机床振动和系统负载以及过程干扰。

上述情况创造了一种指定旋转刀具系统平衡要求的新方法。标准满足以将主轴轴承因刀具不平衡而受到的实际载荷考虑在内的方式对旋转刀具系统进行平衡的要求。

标准规定，因不平衡产生的轴承载荷不得超过轴承动态承载能力的1%。在该标准中，所有允许剩余不平衡量均以 (gmm) 为单位表示，并且不会被分配给标准“在恒定 (刚性) 状态下转子的平衡精度要求”中的特定G精度等级。

刀具平衡理论

导致转子不平衡的原因可能是设计、材料、制造和装配。即使是成批生产而成，每个转子也会沿着其长度有自己的不平衡分布。

平衡是对转子的质量分布进行检查并在必要时做出调整的过程。这样做是为了确保在工作转速下作用于主轴轴承的不平衡力处于轴承的承载能力范围内。轴颈的振动也被控制在规定的频率极限范围内。

不平衡量，U (gmm)

是用于说明非对称分布质量相对于旋转轴的径向偏离程度的一种量度，参见下图。

U = m×e

偏心距，e (µm)

旋转中心与重心之间的距离，参见下图。

e = U / m

不平衡力，F (N)

不平衡会产生一个离心力，该离心力随着不平衡量和转数的平方线性增加，参见下图中的离心力。

F = U × ω2

刀具平衡理论

1. 旋转轴
2. 重心
3. 偏心距
4. 非对称分布质量
5. 离心力

平衡力

为了补偿不必要的离心力，可减少或增加有助于将重心引导至旋转轴的材料，参见下图。

不平衡量

1. 旋转轴
2. 重心
3. 偏心距
4. 非对称分布质量

通过补偿钻孔进行平衡

1. 旋转轴
2. 重心
3. 补偿钻孔
4. 非对称分布质量