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Calculateur de balourd de broche de machine-outil
Calculer le balourd admissible de la broche et du porte-outil, l'excentricité (nm), la force centrifuge et la déflexion équivalente de l'outil selon la norme ISO 21940.
Résultats
Balourd admissible de la broche (ISO 21940)
- G — qualité d'équilibrage (mm/s)
- m — Masse de l'ensemble broche + porte-outil (kg)
- ω = 2π·n/60 — vitesse angulaire (rad/s)
Excentricité (balourd spécifique)
Pour les broches à grande vitesse, l'excentricité est souvent exprimée en nanomètres (1 μm = 1000 nm).
Force centrifuge et déformation de l'outil
La force centrifuge due au balourd agit sur les paliers de la broche, provoquant une déformation à l'extrémité de l'outil. L'estimation de cette déformation repose sur un modèle simplifié de la rigidité de la broche (≈ 20 N/μm, valeur typique pour l'HSK-63).
Classes d'équilibrage pour machines-outils
| Niveau | Mise en pratique | Vitesse typique |
|---|---|---|
| G0.4 | Rectification ultra-précise, optique | > 60 000 tr/min |
| G1.0 | Meuleuses, fraisage à grande vitesse | 15 000 à 40 000 tr/min |
| G2.5 | centres d'usinage généraux, tours | 5 000 à 24 000 tr/min |
Exemple pratique
Compte tenu de ce qui précède : Masse = 2 kg, Vitesse = 24 000 tr/min, Classe = G2.5
ω = 2π × 24 000 / 60 = 2 513,3 rad/s
Uper = 2,5 × 2 × 1000 / 2513,3 = 1,99 g·mm
eper = 2,5 × 1000 / 2513,3 = 0,995 μm = 995 nm
F = 1,99 / 1e6 × 2513,3² = 12,6 N
⚠️ Remarque : L'estimation de la déformation de l'outil repose sur un modèle de rigidité simplifié. La déformation réelle dépend de la précharge des roulements, de la conception de la broche, du porte-à-faux de l'outil et du serrage. Cette estimation n'est qu'indicative.
La classe G2.5 est la norme pour les centres d'usinage généraux jusqu'à ~20 000 RPM. Pour l'usinage à grande vitesse (UGV / HSC) au-dessus de 20 000 RPM, utilisez G1.0. La rectification d'ultra-précision et l'usinage optique peuvent exiger G0.4.
Le balourd génère une force centrifuge qui fait fléchir la pointe de l'outil. Cette déflexion se traduit par des ondulations sur la surface de la pièce usinée. À 24 000 RPM, un balourd de seulement 2 g·mm peut provoquer ~0,6 μm de déflexion en bout d'outil, dégradant la qualité de l'état de surface.
Oui, pour de meilleurs résultats, l'assemblage complet (porte-outil + pince + outil + tirette de serrage) doit être équilibré ensemble. Chaque composant apporte son propre balourd. Les porte-outils pré-équilibrés constituent un bon point de départ mais ne suffisent pas à eux seuls pour l'usinage à grande vitesse.
L'attachement HSK (cône creux) assure un double contact simultané cône et face, offrant une meilleure rigidité radiale et une meilleure répétabilité d'équilibrage que le cône BT (cône 7/24). Le HSK est privilégié pour les applications à grande vitesse car le faux-rond est plus constant d'un changement d'outil à l'autre.
Montez des capteurs de vibrations près des paliers de la broche, faites tourner la broche et mesurez l'amplitude et la phase de la vibration synchrone (1×). Un appareil d'équilibrage portable tel que le Vibromera Balanset calcule la masse de correction et son angle à partir de ces mesures.
Les procédures décrites sur cette page ont été développées et testées sur le terrain par l'équipe Vibromera à l'aide du Balanset-1A, un équilibreur portable à deux canaux et analyseur de vibrations pour l'équilibrage des rotors sur site.
Instruments d'équilibrage professionnels sur site pour broches de machines-outils et ensembles rotatifs. Conformité à la norme ISO 21940-11 garantie sur site.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko est ingénieur en analyse vibratoire, ainsi que fondateur et PDG de Vibromera. Depuis plus de 15 ans, il équilibre des équipements rotatifs sur le terrain plutôt que sur banc d'essai : broyeurs, ventilateurs industriels, concasseurs, centrifugeuses, arbres et broches. C'est de ce travail que sont nés les instruments Balanset — conçus comme un outil qu'un spécialiste peut emporter jusqu'à la machine et utiliser seul, sur site, et non comme un équipement de laboratoire. Vibromera a été fondée en 2017 et est basée à Porto, au Portugal, depuis 2023. Le développement, l'assemblage et le support de la gamme Balanset se font ici. L'instrument phare est le Balanset-1A, un analyseur portable pour l'équilibrage à un et deux plans et pour le diagnostic vibratoire. Nikolai est personnellement impliqué dans le support client, dans le traitement des cas d'équilibrage difficiles et dans le développement du logiciel. Il travaille avec des clients du monde entier, dans toutes les langues.
