操作员将刀架装载到 Hines 平衡机上，计算机显示不平衡。 （由 Hines Industries 提供）当应用程序需要它时，平衡良好的工具是无可替代的
虽然快速启动和运行作业对盈利能力至关重要，但事先花几分钟时间正确地平衡一个人的工具可以带来巨大的好处。
机床的操作成本并不低，因此通过平衡其中使用的切削刀具来优化性能并防止刀具过早磨损来有效地使用它们应该是一个简单的选择。根据行业专家的说法，这不一定如此。更多的工具平衡器确实正在进入加工车间和原始设备制造商，但广泛使用仍然滞后。这可能是一个代价高昂的错误，导致商店运行机器减慢或完全停止它们以纠正因切削刀具和刀具夹持不平衡而引起的问题。
需要明确的是，购买预平衡刀具组件并不能保证您会运行一个平衡的工具；用作质量保证工具的平衡机经常发现预制组件中的不平衡。
据称，平衡机的前期成本很容易通过延长工具和主轴的使用寿命、提高材料去除率和更好的零件来弥补工具平衡器制造商。然而，一些业内人士指出，中小型商店的采用率仍然相当低。
对于入门级工具平衡机的大约 25,000 到 35,000 美元的投资，工具平衡的日常收益可以得到回报相当快，他们说。
最终，希望他们的机器、主轴和切削工具使用寿命更长，并希望更努力地推动他们的机器，实现更好的表面光洁度并制造更多的商店件，可以利用易于使用的工具平衡机来帮助他们实现大量未开发的潜力。
如何以及为什么要平衡
工具平衡可以在三种方法之一：
--通过将螺钉插入刀架上的预钻孔点来增加重量。
--平衡环，这是放置在刀架上以校正的加重环...在平衡器上测量工具，再用两到三分钟纠正不平衡。
“我们的机器让您可以灵活地使用这些方法中的任何一种，”Zoller Inc 大客户经理 Michael Colyer 解释说., Ann Arbor, Mich。一条激光标记线，准确显示您的不平衡位置和内容。它会告诉您需要在某个位置添加或移除，例如 2.5 克。”
Haimer USA LLC，伊利诺斯州维拉帕克，该公司生产平衡机已有 20 多年，还强调了在添加材料、移除材料或使用平衡环时其操作界面的易用性。但 Haimer 通过提供经过验证的平衡刀柄为等式增加了其他东西。
“平衡变得越来越重要，因为机床变得越来越精确，”Haimer 的销售副总裁 Steven Baier 断言。 “不幸的是，许多最终用户花高价购买最好的机床——能够达到最高的金属去除率——然后将他们能找到的最便宜的刀柄安装在主轴上。”
激光束指示 Zoller 平衡机上工具不平衡的校正位置。（由 Zoller 提供）那个导致装配不平衡、夹紧扭矩、跳动和其他问题。“这迫使工程师或操作员降低机床速度以制造出好的零件。当你开始降低机床速度时，你就像 1980 年代的机器一样运行它而不是而不是 2020 年代的机器。因此，最终用户投资于最新技术以实现的所有生产率收益都会因为他们的刀具选择而失去。”
如果制造商将希望寄托在预平衡刀柄上，他们应该意识到Baier 继续说：“并不是所有的刀柄都是一样的。”“Haimer 的现成刀柄在 25,000 rpm 时平衡到 G2.5。这就是我们的热缩配合刀柄在出厂时的平衡。它们不仅是平衡，他们经过验证；我们 100 percent 检查我们所有的支架，以 25,000 rpm 的速度将它们平衡到 G2.5。”不过，他警告说，“这并不能保证当你组装一个刀柄组件时，你的组件是平衡的。”
对于更长的刀具，在两个平面上的平衡是必不可少的，Zoller 的 Colyer 补充道。
“工具越重、越长，在多个平面上平衡它就越重要，”他解释说，并指出 Zoller 机器可以平衡长达 700 毫米的工具。 “如果您有一个 500 毫米的工具，并且您在该工具的底部失去平衡，比如说 4 克，那么该工具的顶部将是 20 克。随着工具变长，平衡量呈指数级增长。”
使用工具平衡器监测工具不平衡“是找到一致的角度不平衡的有效方法，可以在制造过程的上游减少，以减少为最终用户平衡时间和改进零件，而不是ed Dawn Hines，密歇根州安阿伯市 Hines Industries Inc. 首席执行官。
“通常，所有 Hines 平衡器的工作方式都相同，”她说。 “被平衡的零件放在机器上。通常有工具可以帮助实现这一点。来自不平衡的力以静态或动态方式测量并显示在计算机上。那时，可以通过增加或减少重量来纠正平衡。刀柄通常通过钻孔或添加固定螺钉来校正。”
Haimer Tool Dynamic TD Comfort Plus 平衡机具有优化的触摸屏、集成 PC、平衡附件存储和聚合物混凝土底座。 （由 Haimer 提供）热门机器
工具平衡机有多种类型，从入门级到高级。易于使用的界面和提示增强了操作。将军通常，系统会提示用户输入 G 等级、运行速度、装配重量和首选平衡方法（即插入螺钉或移除材料）。
对于桌面操作，Haimer 提供用于简单刀柄、钻头和钻头的 TD 1002立铣刀“如果您运行的是 CAT 40 或 CAT 50，并且您的大部分组件的标距长度都在 6" [152.4 毫米] 以下。”
虽然 TD 1002 在单个平面上保持平衡，但越多流行的 Tool Dynamic Comfort 在工具方法中平衡并使用多种校正方法。Comfort 具有专有的基于 PC 的软件和安装在侧面的臂。TD 800 专为平衡砂轮而设计。
“我们的编号一个应用是最终用户平衡刀架组件，”Baier 指出。“我们的第二个应用是刀具制造商平衡他们的砂轮组。”
Haimer 在 2 月推出了虚拟应用中心 360 度导览，因此用户可以查看这些行动中的平衡者在公司位于德国伊根豪森总部的 25,000 平方英尺（2,322.6 平方米）技术中心进行自助或专家导览。与此同时，位于维拉公园的 Haimer 美国技术中心展示了大约 30 台动力机器。
同样，Zoller 也有一款入门级机器，即 Tool Balancer Economic，它带有内置计算机。 Colyer 指出，虽然该机器通常用于检查预平衡工具，但下一级 Tool Balancer Comfort 适用于平衡自己工具的制造商。 Comfort表示更多的不平衡点，可以在两个平面上保持平衡；它还提供关于可附加到车间工艺表的每个工具的检查报告。
在 Hines Manufacturing，“我们最受欢迎的机器是 Hines HVR，”营销和销售专家 Chelsea Gibbons 说。 Hines 立式平衡机是一种动平衡机，可用于单平面和双平面平衡。 “我们的大多数客户都需要我们重新定制设计解决方案，并为我们的汽车行业客户提供高水平的自动化。”她指出，公司的持续改进计划已在周期时间、不平衡测量灵敏度、公差、自动化、校正速度和机器人集成方面产生了改进。
Hines 建议对其机器进行一次检查、校准和预防性维护一年以确保使用寿命和可重复性并减少停机时间，Gibbons 补充道。 “在设计机器时，我们的应用工程师将审查所有零件规格和独特要求，以构建满足所有标准的平衡机。 Hines 服务技术人员审查所有操作程序并推荐日常操作流程。”
真实示例
海默Tool Dynamic TD Comfort 平衡机允许机械师通过径向钻孔、铣削、平衡环或平衡螺钉来校正不平衡。 （由 Haimer 提供）
汽车制造商尤其展示了工具平衡机的价值。例如，Haimer 的 Baier 指出，美国“三大”汽车制造商之一每天 24 小时运行 14 台机床。 “我们发现 57% 的时间，其中一台机器意外停止，”他说。 “切削工具没有他们预期的那么耐用。出于某种原因，其中一台机器停止运行，操作员在意想不到的时间点更换了工具组件。”
该汽车制造商正在订购预制和平衡组件, 投资了一台 Haimer 平衡机进行质量控制，以测试这些组件从供应商那里获得的不平衡性，并返回不平衡的组件进行重新平衡。日这项措施不仅在六个月内为汽车制造商节省了大约 200,000 美元，而且意外停工率从 57% 下降到 7%。
Zoller 的 Colyer 还回忆起三年前一家大型汽车公司购买了一台平衡器，以简单地检查它从集成商处购买的完整工具组件的余额。 “他们发现 70% 的刀具在出厂时不符合规格，”这有助于他们诊断多个工艺问题。
“我有另一个客户从事高速加工，”Colyer 补充说，“在购买机器的同时，他还购买了平衡器。在过去两年半的时间里，他基本上一直在 24/7 全天候运行那台机器。”该客户几个月前测试了主轴，它“仍然几乎完美无缺”。如果潜在客户计算一下更换使用寿命已缩短 40% 的主轴——“假设他们正在运行 20 台这样的机器hines——一个价值 40,000 美元的平衡器很有意义。”
Hines 的 Gibbons 指出，工具平衡已证明对多个行业有益，并且 Hines 平衡设备用于主要汽车厂和许多其他行业。 “我们已经看到，国防和农业行业对用于平衡金刚石刀具和刀柄的机器的需求有所增加，”她说。 “通过新软件开发，我们显着减少了零件不平衡测量时间，从而缩短了周期时间。”
工具制造商的观点
Iscar 的 HSM90S-22 整体切削刀具，平衡至 G2.5@31,000 rpm 的额定值，专为铝的高速高速铣削而设计。 （由 Iscar USA 提供）在 Iscar USA 工作的 18 年里，美国德克萨斯州阿灵顿市，Chief 技术官 Thomas Raun 亲眼目睹了切削工具复杂性的增加，以及运行速度更快的机器，但根据他的观察，通常运行速度超过 8,000 rpm 的机器的商店中只有 20% 是平衡工具。
虽然注意到商店可能认为平衡工具的成本有点过高，“如果您运行的是 CAT 40 和 HSK 63 主轴，其转速超过 10,000 rpm，我猜很快就会意识到该投资的收支平衡点。”
随着机床继续增加高速功能，“就整体机器的刚性而言，它们可能不那么坚固，”他补充道。 “主轴似乎变得越来越快，因此加工方法——尤其是从铣削的角度来看——似乎正在从粗加工阶段操作的大切削深度和切削宽度转变为真正快速地运行主轴并采取切削宽度更小。”
就立铣刀而言，“过去您可能会使用半英寸的立铣刀，加工半英寸的深度，可能加工 3/8 英寸甚至半英寸立铣刀上的全槽。现在的想法是采用半英寸立铣刀，将其从四刃设计切换为七刃设计，并提高转速以进行轻切削并加快速度。”虽然“老式”粗加工方法在材料去除率方面可能更有效率，但高速加工“现在似乎是一种时尚：人们看到机器旋转速度快，进给速度快，他们喜欢这样”
话虽如此，Raun 继续说道，“机床公司一直告诉我的老派经验法则是，如果你的转速开始超过 8,000 rpm，你应该考虑具有平衡的刀架组件。最近，我从其他公司那里看到了宣传平衡机的信息你应该以比这低得多的转速进行平衡，这样做是有价值的。”
然而，通常是高生产环境中的“高级”伊斯卡客户平衡铣刀组件，他说。 “一个例子是在航空航天领域，使用 Makino Mag 机器或其他类型的超高速机器中心，转速超过 30,000 rpm。他们关心平衡。我看到很多客户使用传统的 15,000 rpm 的 CAT 40 铣床主轴，他们将刀具组件放入这些主轴中，他们并不担心它们的平衡问题。如果是我，我会平衡它们。”
在那些高速应用中，尤其是航空航天和医疗领域，伊斯卡提供了延长刀具寿命和优化材料去除的指南，“特别是针对专门为这些应用设计的刀具应用类型——例如铝应用—我们知道将以非常高的表面速度运行。我们提供的刀体通常在 30,000 至 33,000 rpm 左右达到平衡。还有其他刀柄是平衡的，或者可以以比这高得多的额定转速运行。我们提供刀柄或整体式刀具——即一体式切削刀具组件——它们根据特定规格进行了平衡，通常为 33,000 rpm 的 G2.5。”
对于寻求竞争优势的商店, Raun 总结道：“在不知不觉中，他们受益于拥有平衡的工具；他们甚至可能不知道它是平衡的。他们看着立铣刀说，“这是我需要的直径和长度，”他们并不真正关心刀具是如何生产的。如果它是在考虑平衡的情况下生产的工具，他们可能会从中受益，因为当他们将工具放入装配体并将其放入机器时，它可能是平衡的情况。通常，如果它是平衡刀具，切削刀具供应商将在电子目录中提供的信息中向您展示。”
边栏 I：平衡额定值，解释
了解工具平衡的术语首先要了解平衡指南中的 G 额定值，例如 30,000 rpm 时的 G2.5。零件需要平衡的程度取决于零件重量、旋转速度和应用。 G 额定值用于根据转子的运行速度和重量计算允许的残余不平衡的方程式，以 g-mm 表示。详细信息可以在国际标准组织 (ISO) IS0-1940 中找到（对于那些有此倾向的人）。 G 等级越低，平衡等级越好，因此 G2.5 优于 G6.3。
ISO 标准中包含一个方便的图表和方程式。 “ISO 已针对许多不同类型的设备发布了指南es，”根据 Hines Industries 的应用工程师 Larry Ketola 的说法。 “ISO 标准包含计算不同静态和耦合不平衡公差的详细方法，这些公差取决于零件的直径与其长度的比率。”
Hines 网站有一个 ISO 计算器，操作员可以在其中找到推荐的其特定部分的 ISO 等级：https://hinesindustries.com/isotol/IsoTolerance.html
平衡等级数字越小，应用或操作的速度越高。例如，G2.5 推荐用于：
--计算机驱动器，
--电动机和发电机，
--压缩机，
p>--燃气/蒸汽轮机，以及
--机床驱动。
“在大多数情况下，零件不平衡不随转速变化，”Ketola解释。 “只有不平衡产生的力会发生变化。等级越高的机器越大，速度越慢，对紧密平衡的需求就越少；他们可以与站得更不平衡，但仍能正常工作。较小的数字对应于需要精度和更严格的平衡要求的较小机器。”他说，即使是少量的不平衡也会影响小型机器的操作。
边栏 II：数据收集吞吐量研究
早些时候，在 Starrett DataSure® 无线数据收集技术问世之后开发后，Starrett 进行了受控的 100% 检查测试，以衡量 DataSure® 对吞吐量和质量保证的影响。 Starrett每个零件测量3次，记录500个零件的数据。
方法一：测量，手写结果，远程录入数据
--37个时间/运动要素：
--每部分 28.9 秒
--62 个输入错误。影响准确性
和吞吐量的因素：
--测量停止以便操作员可以写入结果
--难以辨认的手写数字、注意到但未更正的错误、以速记形式书写的数据和抄本误读ber
--量具发布时值可能会改变
--PC 上的数据输入错误
方法 2：测量并将结果输入 PC
--20个时间/运动元素：每部分15.3秒
--4个数据输入错误。影响精度
和吞吐量的因素
--交替测量和数据输入导致错误
量具在释放到键入数据时未正确就位
--遗漏数据输入、击键错误、数据输入到
错误的单元格
方法 3：使用施泰力 DataSure® 无线 DCS 直接测量和输入结果
--17 次/运动元素：每个零件 6.6 秒
--0 个输入错误
--快速和直接 -- 比方法 1 快 5 倍
影响准确性和吞吐量的因素：
--测量技术
--无解释或记忆错误
--保持即时、直接的数据输入以消除错误
Starrett 最近推出了新版本的 DataSure®，称为 DataSure ® 4.0，行业的最完整、可扩展、安全和强大的工业 4.0 无线测量数据采集解决方案。请参阅本期第 38-41 页的用户文章。
了解更多信息：
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