Torna Tezgahlarında Rotor Balanslama: Ürün Kalitesini Artırmak İçin Uygun Maliyetli Bir Çözüm
Ürün kalitesinin son derece önemli olduğu modern imalat sektöründe, rotor dengeleme teknolojik sürecin vazgeçilmez bir parçası haline gelir. Ancak, özel dengeleme ekipmanlarının satın alınması küçük ve orta ölçekli işletmeler için maliyetli olabilir. Bu makalede, torna tezgahlarının rotor dengeleme, bu da ekipman maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir ve üretim verimliliğini artırabilir.
Dengeleme Aracı Olarak Torna Tezgahı
The lathe, due to its design and functionality, can be successfully used for balancing rotors of various types and sizes. The main advantage of this approach is cost savings, as there is no need to purchase expensive specialized equipment. Additionally, using a lathe allows for balancing to be carried out directly during the rotor’s manufacturing process, which shortens production time and improves product quality.
Dengeleme için Hazırlık
Dengeleme işlemine başlamadan önce birkaç hazırlık adımının atılması gerekir:
- Uygun torna tezgahının seçilmesi: Torna, güvenilir rotor montajı ve doğru titreşim ölçümleri sağlamak için yeterli sertliğe ve hassasiyete sahip olmalıdır.
- Ölçüm sisteminin kurulması: Rotoru ölçmek için titreşim torna tezgahında, örneğin Balanset-1A kullanılabilir. Titreşim sensörleri ve bir takometreve veri analizi ile düzeltme kütlesi hesaplamasına yönelik yazılımlar.
- Dealing with the spindle’s own unbalance: You do not have to balance the lathe spindle itself. Run the lathe with the chuck alone (rotor removed) and record the vibration vector: that is the baseline contributed by the spindle and chuck. If it is a significant fraction of the rotor reading, either subtract it, or — better — use the 180° index run (the “Mandrel eccentricity elimination” function, “F7 - Run Ecc”), which automatically separates everything that does not rotate with the rotor.
- Matching the rotor to the machine, not to the spindle: What matters is that the rotor’s unbalance force produces a measurable response on the bearing housings. A heavy, rigid lathe responds very little per gram of unbalance, so on a very light rotor the signal disappears in the noise, while a very heavy rotor may exceed the rated load of the chuck or the bearings. In practice, check that a properly sized trial weight gives a clean, repeatable amplitude and phase change before you trust any influence coefficient.
- Checking the runout of the rubber cover before balancing: On a rubberized shaft, mass unbalance and geometric runout of the covering are two different defects. Balancing cancels the 1× force; it cannot make an eccentric or oval cover round. Set a dial indicator against the covered surface and turn the shaft by hand: if the total indicated runout exceeds the product tolerance, grind or turn the cover concentric first — on the same lathe — and only then balance. A shaft that is balanced but still runs out will keep producing gauge bands, streaks and nip-pressure variation no matter how low the vibration reading gets.
Bu makalede, şu konulardaki deneyimlerimizi ve metodolojimizi ayrıntılı olarak anlatacağım: dinamik dengeleme rubberized shafts on a lathe machine – a solution that, admittedly, I was initially skeptical of due to the inherent rigidity and substantial weight of such machinery. Surprisingly, the operation was seamlessly executed, achieving the G 6.3 balance quality grade (ISO 21940-11, formerly ISO 1940-1).
Teoride Torna Tezgahında Rotor Balanslama İşlemi
Bir torna tezgahında rotor balanslama işlemi aşağıdaki adımları içerir:
Rotorun Sabitlenmesi
Rotor, dengeleme işlemi sırasında dengeyi sağlamak için torna aynasına veya merkezlere güvenli bir şekilde monte edilir.
Sensörlerin Kurulumu
Fit one vibration sensor per correction plane — one on the headstock bearing housing and one on the tailstock or steady-rest housing — radially, as close to the bearing as possible, on a clean machined metal surface via a magnetic base. Do not mount sensors on the lathe bed, the apron or a guard: the 1× signal there is attenuated and dominated by the structure. Stick the yansıtıcı bant on a metal face (the shaft end or the chuck), not on the rubber covering, and aim the laser tachometer perpendicular to it.
İlk Titreşimin Ölçülmesi
The initial vibration level is measured at the speed you will use for the whole job. All runs — Run 0, the trial runs and the trim run — must be made at the same speed, because the influence coefficients are only valid for the speed at which they were measured.
Accounting for Eccentricity (immediately after Run 0)
Fixture and mandrel eksantriklik adds a vector to the Run 0 reading that is not unbalance, and correcting for it would be wrong. Deal with it before the trial weight, not afterwards: tick the “Mandrel eccentricity elimination” checkbox in the Balanset-1A software, complete Run 0, then rotate the rotor 180° in the fixture and press “F7 - Run Ecc”. The software takes the vector half-sum as the eccentricity and the vector half-difference as the true unbalance, and only then unlocks the trial run. Doing this after the correction weights are already welded on means recalculating and redoing them.
How big should a trial weight be?
A safe starting point is a weight whose centrifugal force stays within 5–10% of the rotor weight. As a formula:
mdeneme = k · M · g / (R · ω²), k = 0.05–0.10
nerede M is the rotor mass (kg), g = 9.81 m/s², R is the mounting radius of the weight (m), and ω = 2π·RPM/60 (rad/s). Example: a 50 kg rotor at 3,000 rpm with the weight at R = 0.2 m gives m ≈ 0.07·50·9.81/(0.2·314²) ≈ 1.7 g — grams, not hundreds of grams. That looks surprisingly small for a 50 kg rotor, but check the force: at 3,000 rpm those 1.7 g already pull F = m·R·ω² ≈ 34 N — about 7% of the rotor’s weight. Starting small is the point: stepping up is cheap, while an oversized weight is a real load on bearings and welds. The same force check works in reverse for any weight you are about to bolt on.
You don’t have to compute this by hand: the Balanset software includes a First Trial Weight Estimator that recommends both the mass and the starting angle from your rotor data, and a Çarpma Testi to check that you are not working near a natural frequency.
A good trial weight changes the reading by at least 20–30% in amplitude or 20–30° in phase. If the response is smaller, increase the weight stepwise — never jump straight to a heavy weight “to see something happen.”
Installing a Trial Weight
A deneme ağırlığı of known mass is installed on the rotor, and the vibration is measured again. For two-plane balancing this is done in each plane in turn — a trial run with the weight in plane 1 (Run 1), then a trial run with the weight in plane 2 (Run 2) — so the software can measure the influence of each correction plane separately.
Düzeltici Kütlelerin Hesaplanması
Balanset-1A yazılımı ölçüm sonuçlarını analiz eder ve gerekli düzeltici kütleleri ve bunların yerleştirme açılarını hesaplar.
Rotor Kütlesinin Düzeltilmesi
Rotor'un tasarımına ve torna tezgâhının imkânlarına bağlı olarak kütle düzeltmesi delme, frezeleme, kaynak veya başka yöntemlerle yapılabilir.
Dengeleme Doğrulaması
Düzeltmeler yapıldıktan sonra bir kontrol titreşim ölçümü gerçekleştirilir. Gerekli denge seviyesi elde edilene kadar gerekirse işlem tekrarlanır.
Dynamic Balancing in Practice
- Dönüş Frekansı: Typically, the working rotation speed of these shafts ranges between 300 to 500 revolutions per minute (rpm). In this particular case, we carried out the balancing at 550 rpm.
- Kurulum: Lastikli şaft torna makinesine monte edilmiş, ardından ekteki fotoğraflarda gösterildiği gibi sensörler stratejik olarak yerleştirilmiştir.
Lastikli Şaftların Torna Tezgahı Kullanılarak Yerinde Dinamik Dengelenmesi
Lastikli Şaftların Dinamik Dengelenmesi
- İlk Titreşim Okumaları: Dengeleme işleminden önce, ilk vibration readings stood at 9 mm/s and 17 mm/s.
- Trial Runs: A two-plane job needs a trial run in each plane in turn — Run 1 with the weight in plane 1, then Run 2 with the weight in plane 2. A trial weight of 340 grams was welded on; it altered the vibration and faz readings by roughly 10%. Treat such a response as a bare minimum: for a clear, confident measurement we normally aim for a trial weight that shifts the vibration vector by 25–50%, but a heavy, rigid lathe responds very little per gram of trial mass.
- Dengeleme Ayarlamaları: Post the trial runs with the trial weight, our Balanset-1A instrument indicated the need for the addition of 3100 grams on one side of the shaft and 4300 grams on the other, corresponding to corrections in iki düzlem. After these adjustments, vibration levels decreased to 2 mm/s and 4 mm/s.
Lastikli Şaftların Torna Tezgahı Kullanılarak Yerinde Dinamik Dengelenmesi
Lastikli Şaftların Torna Tezgahı Kullanılarak Yerinde Dinamik Dengelenmesi
- İnce ayar: To further optimize results, we proceeded to add weights of 400 grams and 700 grams. Subsequently, another round of fine-tuning was executed by adding 200 grams and 400 grams. Due to spatial constraints, the weights were welded atop one another. Ultimately, these temporary weights were replaced with precision-cut, aesthetically pleasing counterweights crafted specifically for this shaft. The final vibration readings were an impressive 0.1 mm/s in both planes (a rounded figure — below 1 mm/s the instrument itself displays readings to three decimal places).
Lastikli Şaftların Torna Tezgahı Kullanılarak Yerinde Dinamik Dengelenmesi
Lastikli Şaftların Torna Tezgahı Kullanılarak Yerinde Dinamik Dengelenmesi
Lastikli Şaftların Torna Tezgahı Kullanılarak Yerinde Dinamik Dengelenmesi
Torna Tezgahlarında Rotor Balanslamanın Avantajları
Maliyet-Etkililik
Balans ayarı için torna tezgahı kullanmak, özel balans ekipmanı satın alma masrafını ortadan kaldırır.
Kolaylık
Balanslama, rotor'un üretim süreci sırasında doğrudan yapılabilir; bu da üretim süresini kısaltır.
Yüksek Kalite
Balanset-1A gibi modern taşınabilir balans makineleri, yüksek balanslama hassasiyeti sağlayarak düşük titreşim seviyeleri ve gelişmiş ürün kalitesi sunar.
Sonuç
Torna tezgahlarında rotor balanslama, ürün kalitesini artırmak ve üretim maliyetlerini düşürmek isteyen işletmeler için etkili ve ekonomik bir çözümdür. Balanset-1A gibi taşınabilir balans makinelerinin kullanımı, bu işlemi küçük atölyeler için bile basit ve erişilebilir hale getirir.
Önemli Hatırlatmalar
- En iyi sonuçları elde etmek için, yüksek kaliteli ölçüm aletleri kullanmanız ve dengeleme prosedürüne harfiyen uymanız önerilir. İzin verilen değeri tahmin edebilirsiniz artık balanssızlık rotorunuz için bizim artık dengesizlik hesaplayıcı (ISO 1940).
Torna tezgahlarında rotor balanslama, üretiminizin geleceğine doğru atılmış bir adımdır ve ürün kalitesinin iyileştirilmesi, maliyetlerin düşürülmesi ve işletmenizin rekabet gücünün artırılmasıyla karşılığını verir.
0 Comments