Balansiranje alata

Uzroci neuravnoteženosti

Nesimmetričan deizajn rotirajučeg sklopa (npr. Držač alata na držaču alata kao što je navedeno u DIN 69871 ili stezni vijak Weldon držača alata). Nesimetrična raspodela mase usled grešaka koncentričnosti uzrokovanih proizvodnim tolerancijama, npr. Koncentričnost spoljnog prečnika alata u odnosu na konus. Greške poravnanja prilikom montiranja rotirajućeg sklopa koji se sastoji od nekoliko komponenata, npr. Vreteno glodalice i držača alata, držača alata i alata. Koncentričnost greške u ležajevima rotora, npr. Ležaj vretena.

Šta je balansiranje?

Balansiranje se koristi za kompenzaciju nesimetrične raspodele mase u rotoru.  Ovo je moguće:

• primjenom mase, npr. steznu težinu za balansiranje auto guma
• uklanjanje mase, npr. bušenjem rupa
• podešavanje mase, npr. dodavanje balansnih prstena, vijka.

Balansiranje u jednoj ravni (statički)

Kompenzacija za statički deo neuravnoteženosti

• Težište rotora se vraća na osu rotacije (ekscentričnost e = 0).
• Par disbalansa dinamičke neravnoteže ostaje nepromenjena.

Balansiranje u dve ravni (dinamički)

Kompletna kompenzacija za neuravnoteženost (statička i par disbalansa)

• U principu, mogu se odabrati bilo koji balansni planovi (najbolje je ako su što dalje moguće odvojeno).

Balansiranje se koristi za kompenzaciju nesimetrične raspodele mase u rotoru.  Ovo je moguće:

• primjenom mase, npr. steznu težinu za balansiranje auto guma
• uklanjanje mase, npr. bušenjem rupa
• podešavanje mase, npr. dodavanje balansnih prstena, vijka.

Balansiranje u jednoj ravni (statički)

Kompenzacija za statički deo neuravnoteženosti

• Težište rotora se vraća na osu rotacije (ekscentričnost e = 0).
• Par disbalansa dinamičke neravnoteže ostaje nepromenjena.

Balansiranje u dve ravni (dinamički)

Kompletna kompenzacija za neuravnoteženost (statička i par disbalansa)

• U principu, mogu se odabrati bilo koji balansni planovi (najbolje je ako su što dalje moguće odvojeno).

Merenje neuravnoteženosti

• Držač alata se ubacuje u balansno vreteno i okreće se.
• Senzori sile mjeri bilo koje centrifugalne sile.
• Centrifugalne sile se mjere u dvije različite ravni na nosaču balansirajućeg vretena. Sinusoidni signal se proizvodi kao smer u kojem centrifugalne sile deluju okrenuti sa vretenom. Treba utvrditi i veličinu signala i njegov ugao prema vretenu.
• Signali sile se koriste za izračunavanje ravnoteže u odnosu na ravnotežu ravnoteže. Ako se promeni položaj balansnih ravnina, izračunati neispravnosti će se takođe promijeniti.
• Kompenzacija neuravnoteženosti izračunava se iz vrednosti neuravnoteženosti.
• DIN ISO 1940-1  definiše principe za merenje neravnoteže i balansiranja. Tačnost balansiranja se izražava kao balansiranje kvaliteta G (ranije: Q). Stepen balansnog kvaliteta je jedino validan samo za određenu brzinu rotacije rotor. Dozvoljena preostala neuravnoteženost izračunava se iz kvaliteta balansiranja, brzine rotacije i težine rotoka.

U _per = (G • M) / n • 9549  U _per = Dozvoljena preostala neravnoteža rotora u gmm  G = balansiranje kvaliteta kvaliteta  M = težina rotorja u kg  n = brzina rotacije rotor u o / min  9549 = konstanta koja se proizvodi Primer proračuna

• Alat za freziranje je pričvršćen u steznu glavu.
• Ukupna težina je 0,8 kg.
• Rezno glodalo treba koristiti pri brzini rada od n = 15.000 o / min.
• Proizvođač vretena zahteva balansni kvalitet od G = 2,5.
• Dozvoljena preostala neuravnoteženost Uper = 1,3 gmm.

U gore navedenom primeru postoji dozvoljena preostala neuravnoteženost od 1,3 grama. Da bi ilustrovala  ovu vrijednost, korisno je pretvoriti neuravnoteženost i ekscentričnost. U _per = M • e _po e _po = U _po / M = 1.3 g / 800 g = 0.0016 mm = 1.6 μm Zbog toga centar gravitacije držača alata može se nadmašiti maks. 1,6 μm od ose rotacije. Tokom balansiranja pretpostavlja se da je osa rotacije osovina konusa ili HSK. Međutim, u mašini za glodanje alat se okreće oko osovine vretena. Čak i novo vreteno TIR do 5 μm (ekvivalentno ekscentričnosti e = 2,5 μm).  Dalje primer: Balansiranje kvaliteta G = 1  Brzina rotacije n = 40.000 rpm  Težina alata M = 0.8 kg  U _per = 0.2 gmm  e _per = 0.3 μm  [/vc_column_text][martfury_empty_space height=”50″][vc_column_text] Ovakav dopušteni ekscentričnost se ne može postići u praksi.  Čak i dobra vretena imaju ponovljivost od 1-2 μm kada se alat promeni. Mala količina prljavštine značajno pogoršava rezultat.

Standardi balansiranja

DIN ISO 1940-1  definiše principe za merenje neravnoteže i balansiranja. Tačnost balansiranja se izražava kao balansiranje kvaliteta G (ranije: Q). Stepen balansnog kvaliteta je jedino validan samo za određenu brzinu rotacije rotor. Dozvoljena preostala neuravnoteženost izračunava se iz kvaliteta balansiranja, brzine rotacije i težine rotoka. U _per = (G • M) / n • 9549  U _per = Dozvoljena preostala neravnoteža rotora u gmm  G = balansiranje kvaliteta kvaliteta  M = težina rotorja u kg  n = brzina rotacije rotor u o / min  9549 = konstanta koja se proizvodi

ISO 1940 DYNAMIC BALANCE STANDARD

Balance Grade	G0,4	G1	G2,5	G6,3	G16	G40	G100	G250	G630	G1600	G4000
Prec.Req.exw(mm/s)	0,4	1	2,5	6,3	16	40	100	250	630	1600	4000
Prec.Req.exw(μm*rpm)	3820	9549	23875	60165	152800	382000	954900	2387500	6016500	15280000	38200000

Primeri balansiranja

Primer: Alat za freziranje je pričvršćen u steznu glavu.

• Ukupna težina je 0,8 kg.
• Rezno glodalo treba koristiti pri brzini rada od n = 15.000 o / min.
• Proizvođač vretena zahteva balansni kvalitet od G = 2,5.
• Dozvoljena preostala neuravnoteženost Uper = 1,3 gmm.

U gore navedenom primeru postoji dozvoljena preostala neuravnoteženost od 1,3 grama. Da bi ilustrovala  ovu vrijednost, korisno je pretvoriti neuravnoteženost i ekscentričnost. U _per = M • e _po e _po = U _po / M = 1.3 g / 800 g = 0.0016 mm = 1.6 μm Zbog toga centar gravitacije držača alata može se nadmašiti maks. 1,6 μm od ose rotacije. Tokom balansiranja pretpostavlja se da je osa rotacije osovina konusa ili HSK. Međutim, u mašini za glodanje alat se okreće oko osovine vretena. Čak i novo vreteno TIR do 5 μm (ekvivalentno ekscentričnosti e = 2,5 μm).  Dalje primer: Balansiranje kvaliteta G = 1  Brzina rotacije n = 40.000 rpm  Težina alata M = 0.8 kg  U _per = 0.2 gmm  e _per = 0.3 μm  Ovakav dopušteni ekscentričnost se ne može postići u praksi.  Čak i dobra vretena imaju ponovljivost od 1-2 μm kada se alat promeni. Mala količina prljavštine značajno pogoršava rezultat. Na ukupnu neravnotežu vretena mjerenja utiču mnogi faktori:

• greška koncentričnosti u alatu (neuravnoteženost, zakrivljenje, nepravilno oštrenje, oštećenje reznih ivica, prevelika dužina, vibracije)
• neuravnoteženost vretena
• neuravnoteženost zbog grešaka koncentričnosti u vretenu (osovina simetrije nije osa rotacije).
• greške u koncentričnosti kod dodataka za vreteno (otvora za rashladno sredstvo, uređaj za stezanje)
• bočno izobličenje steznog sistema po zatezanju (opruge, izvlačenje šipke)
• greške koncentričnosti i nagib držača alata u vretenu
• neuravnoteženost nosača alata
• greška koncentričnosti povlakača (Kod ATC vretena)
• neuravnoteženost pribora za držanje alata (npr. pričvrsna navrtka ili čaura)