1. 不平衡發(fā)生的原因
- 轉子不對稱(chēng)的設計（如根據DIN 69871規定的刀柄抓握槽或是Welden刀柄的夾持螺釘）。
- 不對稱(chēng)的質(zhì)量分布是由于受到制造公差引起的徑向偏擺，如錐形刀具外徑的徑向擺動(dòng)。
- 定位誤差發(fā)生在構成轉子幾個(gè)零部件的裝配過(guò)程中，如銑削主軸和刀柄，刀柄和刀具。
- 在轉子軸承發(fā)生的徑向偏擺，如主軸軸承。
什么是動(dòng)平衡的基本原理？
2. 什么是不平衡？
2.1 靜態(tài)不平衡
轉子的重心位于轉軸外。
- 轉子靜止狀態(tài)時(shí)也可以進(jìn)行測量，如用于砂輪的動(dòng)平衡秤。
- 轉動(dòng)時(shí)離心力會(huì )垂直于轉軸。
- 這可以借由單面動(dòng)平衡被消除掉?？梢赃x擇任何動(dòng)平衡平面的位置。通常情況下，靜態(tài)動(dòng)平衡后依舊會(huì )有力偶不平衡的存在。
Mu = 不平衡量（以g單位表示）
r = 距離轉軸的不平衡量（以mm單位表示）
M = 轉子量，（以kg單位表示）
e = 距離轉軸的重心（以μm單位表示）
FF = 離心力
靜態(tài)不平衡的大?。?U = Mu*r = M*e
不平衡的單位： [U] = g * mm = kg * μm
2.2 力偶不平衡
重心的位置是在轉軸
- 只能在轉子轉動(dòng)時(shí)進(jìn)行測量。
- 轉動(dòng)時(shí)會(huì )導致傾斜力矩。
- 這兩個(gè)不平衡量的離心力會(huì )相互平衡（無(wú)側向力）。
- 這只能藉由雙面動(dòng)平衡被消除掉。
MU1,MU2 = 不平衡量（以g單位表示）
r = 距離轉軸的不平衡量（以mm單位表示）
M = 轉軸量（以kg單位表示）
FF1，FF2 = 離心力
MU1 = MU2
FF1 = FF2
2.3 動(dòng)態(tài)不平衡
靜態(tài)和力偶不平衡的組合
- 通常用于工業(yè)轉子
3. 什么是動(dòng)平衡？
動(dòng)平衡是用來(lái)對轉子上非對稱(chēng)質(zhì)量分布進(jìn)行重新補償。
可以通過(guò)下列各點(diǎn)來(lái)實(shí)現：
- 增加重量，如平衡汽車(chē)輪胎的夾持重量塊
- 移除質(zhì)量，如通過(guò)鉆孔
- 調整質(zhì)量，如通過(guò)增添動(dòng)平衡環(huán)，螺釘
3.1 單平面動(dòng)平衡（靜態(tài)）
補償不平衡的靜態(tài)部分
- 轉子的重心被帶回至轉軸（偏心率e=0)
- 動(dòng)態(tài)不平衡的力偶部分保持不變
3.2 雙面動(dòng)平衡（動(dòng)態(tài)）
不平衡的完整補償（靜態(tài)和力偶不平衡）
- 原則上，可以選擇任何動(dòng)平衡平面（有利條件：距離越遠越好）。
4. 測量不平衡
4.1 測量原則
- 刀柄被插入到動(dòng)平衡機主軸內，并讓其轉動(dòng)。
- 應力傳感器能夠測量任何離心力。
- 使用動(dòng)平衡主軸支架上兩種不同的平面來(lái)測量離心力。由于離心力的作用方向是與主軸一同旋轉，從而產(chǎn)生一個(gè)正弦力信號。不僅要確定信號的幅度，還有其與主軸的角位。
- 力信號被用來(lái)計算相關(guān)動(dòng)平衡平面的不平衡。如果動(dòng)平衡平面的位置改變，計算出來(lái)的不平衡量也會(huì )跟著(zhù)改變。
- 從不平衡值計算出不平衡的補償。
5. 動(dòng)平衡刀柄
5.1 動(dòng)平衡質(zhì)量等級G
DIN ISO1940-1（原先為2060 VDI指南）規定了用于測量不平衡和動(dòng)平衡的原則。動(dòng)平衡精度是用平衡質(zhì)量等級G（原先：Q）來(lái)表示。
動(dòng)平衡質(zhì)量等級只能適用于轉子特定的操作速度。
從轉子的平衡質(zhì)量等級，轉子操作速度和轉子重量可以計算出容許的剩余不平衡量。
U容許不平衡量 = (G•M)/n • 9549
U容許不平衡量 = 容許的不平衡量，以gmm單位來(lái)表示
G = 平衡質(zhì)量等級
M = 轉子質(zhì)量 ， 以kg單位表示
n = 轉子的操作速度 ， 以min-1單位表示
9549 = 測量單元轉換后所產(chǎn)生的常數因子。
例如:
- 銑刀被夾持在筒夾夾頭內。
- 總重量為0.8kg
- 使用銑刀的操作速度必須是在 n = 15,000 min-1。
- 主軸制造者要求的平衡質(zhì)量等級 G = 2.5
- 容許的剩余不平衡量 U容許不平衡量 = 1.3 gmm
容許的剩余不平衡量如下圖所示。
5.2 可達到的精度
上述的例子得到容許的剩余不平衡為1.3gmm。為了說(shuō)明這個(gè)值的有效性，必須把不平衡量轉換成偏心率
U容許不平衡量 = M * e容許不平衡量
e容許不平衡量 = U容許不平衡量 / M = 1.3gmm/800g = 0.0016 mm = 1.6 μm
因此，距離轉軸的刀柄重心最多可以偏移1.6μ。動(dòng)平衡進(jìn)行時(shí)，轉軸被當成是錐柄或空心錐柄的軸。刀具在銑床是繞著(zhù)主軸轉動(dòng)。
就算是新的主軸也有 高達5μm的徑向偏擺（等于偏心率e = 2.5μm）
另一例子:
平衡質(zhì)量等級G = 1
操作速度n = 40,000 l/min
刀具重量M = 0.8kg
U容許不平衡量 = 0.2gmm
e容許不平衡量 = 0.3μm
這里容許無(wú)法在現實(shí)中實(shí)現的偏心率。
更換刀具時(shí)，即使品質(zhì)優(yōu)良的主軸也會(huì )有1-2μm的重復定位精度。
少許的臟污基本會(huì )破壞測量精度。
銑削主軸的總不平衡量是受多種因素的影響：
- 主軸本身的不平衡
- 主軸徑向偏擺所導致的不平衡（對稱(chēng)軸非轉動(dòng)軸）
- 主軸配件（冷卻劑輸送的轉接頭，夾持系統）的徑向偏擺
- 夾持系統（彈簧，拉桿）在夾持時(shí)的橫向變形
- 主軸上刀具的傾斜和徑向偏擺
- 刀柄本身的不平衡
- 牽引螺釘的徑向偏擺（偏移）
- 刀具的徑向偏擺
- 刀柄附件（如夾持螺母）的不平衡
總結:
容許小于1gmm的剩余不平衡量是不切實(shí)際的。
2021年4月22日 10:33
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