Kāda balansa pakāpe ir nepieciešama ātrgaitas vārpstām?

G2,5 ir visizplatītākā tērauda klase darbgaldu vārpstām līdz aptuveni 20 000 apgr./min. Vārpstām, kas darbojas virs 20 000 apgr./min (HSC apstrāde), ieteicams izmantot G1,0 vai G0,4. Stingrāka tērauda klase samazina centrbēdzes spēku un uzlabo virsmas apdari.

Kā vārpstas nelīdzsvarotība ietekmē virsmas apdari?

Nelīdzsvarotība rada centrbēdzes spēku, kas novirza instrumentu. Šī novirze parādās kā viļņošanās uz sagataves virsmas. Pie lieliem vārpstas ātrumiem pat daži g·mm nelīdzsvarotība var izraisīt mikronu līmeņa instrumenta novirzi, pasliktinot virsmas apdari par vairākām Ra pakāpēm.

Vai man jābalansē instrumentu turētājs ar uzstādītu instrumentu?

Jā, lai iegūtu labākos rezultātus, viss mezgls (instrumentu turētājs + instruments + fiksācijas poga + spīle + griezējs) ir jābalansē kopā. Katra sastāvdaļa rada savu nelīdzsvarotību, un kopējā summa nosaka faktisko vibrāciju griešanas laikā.

Kāda ir atšķirība starp HSK un BT instrumentu turētājiem balansēšanai?

HSK instrumentu turētājiem ir dobs konusveida kāts ar virsmas kontaktu, kas nodrošina labāku radiālo stingrību un atkārtojamību nekā BT (7/24 konuss). HSK ir vēlams izmantot ātrgaitas pielietojumos, jo tā divkāršais kontakts samazina izkrišanu un padara līdzsvaru atkārtojamāku starp instrumentu maiņām.

Kā izmērīt vārpstas disbalansu?

Vārpstas nelīdzsvarotību mēra, izmantojot vibrācijas sensorus, kas uzstādīti vārpstas gultņu tuvumā, kamēr vārpsta darbojas. Pārnēsājams balansēšanas instruments (piemēram, Vibromera Balanset) mēra 1× vibrācijas amplitūdu un fāzi, pēc tam aprēķina nepieciešamo korekcijas masu un leņķi.

Bezmaksas inženiertehniskais rīks

Darbgalda vārpstas nelīdzsvarotības kalkulators

Aprēķiniet pieļaujamo vārpstas + instrumentu turētāja disbalansu, ekscentricitāti (nm), centrbēdzes spēku un ekvivalento instrumenta novirzi saskaņā ar ISO 21940.

ISO 21940-11 HSK / BT / CAT G0,4–G2,5

Rezultāti

Pieļaujamā nelīdzsvarotība

—

Ekscentriskums

—

Centrbēdzes spēks

—

Ekvivalentā instrumenta novirzes novērtējums

—

Leņķiskais ātrums ω

—

Pieļaujamais vārpstas disbalanss (ISO 21940)

G — līdzsvara kvalitātes klase (mm/s)
m — vārpstas + instrumentu turētāja mezgla masa (kg)
ω = 2π·n/60 — leņķiskais ātrums (rad/s)

Ekscentricitāte (īpatnējais disbalanss)

Ātrgaitas vārpstām ekscentricitāti bieži izsaka nanometros (1 μm = 1000 nm).

Centrbēdzes spēks un instrumenta novirze

Centrbēdzes spēks no disbalansa iedarbojas uz vārpstas gultņiem, izraisot novirzi instrumenta galā. Novirzes novērtējumā tiek izmantots vienkāršots vārpstas stingrības modelis (≈ 20 N/μm, kas raksturīgs HSK-63).

Darbgaldu balansēšanas pakāpes

Pakāpe	Pieteikums	Tipisks ātrums
G0.4	Ultraprecīza slīpēšana, optiskā	> 60 000 apgr./min
G1.0	Slīpmašīnas, ātrgaitas frēzēšana	15 000–40 000 apgr./min
G2.5	Vispārējās apstrādes centri, virpas	5000–24 000 apgr./min

Praktisks piemērs

Piemērs — HSK-63 instrumentu turētājs ar ātrumu 24 000 apgr./min.

Ņemot vērā: Masa = 2 kg, ātrums = 24 000 apgr./min., klase = G2,5

ω = 2π × 24000/60 = 2513,3 rad/s

U_{uz vienu} = 2,5 × 2 × 1000 / 2513,3 = 1,99 g·mm

e_{uz vienu} = 2,5 × 1000 / 2513,3 = 0,995 μm = 995 nm

F = 1,99 / 1e6 × 2513,3² = 12,6 N

⚠️ Piezīme: Instrumenta novirzes novērtējumā tiek izmantots vienkāršots stingrības modelis. Faktiskā novirze ir atkarīga no gultņa sākotnējās slodzes, vārpstas konstrukcijas, instrumenta pārkares un stiprinājuma. Izmantojiet to tikai kā aptuvenu vadlīniju.