動平衡校正服務 › 主軸與刀柄
CNC 主軸與刀柄動平衡校正 — 於運轉速度下，在機床內進行
高速加工主軸是精密儀器 — 即使在 24,000 rpm 下，僅一毫克的不平衡也會產生具破壞性的離心力。我們對 CNC 主軸及 HSK/BT/CAT 刀柄組件進行動平衡校正 於運轉速度下，在機床內進行，從而改善表面加工品質、延長刀具壽命，並顯著延長主軸軸承的使用壽命。
簡言之： CNC 主軸與刀柄的動平衡校正在實際加工速度下於原位進行 — 無需拆卸主軸，除平衡作業期間外，機床無需停機。安裝於主軸軸承座的振動感測器與安裝於旋轉組件上的雷射測速儀將資料傳輸至 Balanset-1A，該設備採用影響係數法計算精確的校正配重與角度位置。完整組件 — 刀柄、夾頭與切削刀具 — 作為單一單元進行平衡，達到 ISO 21940-11 G1.0 級或更高標準，將殘餘振動降低 70 % 以上，並將主軸軸承壽命延長高達十倍。
主軸或刀柄不平衡的徵兆
高速主軸的不平衡會透過加工工件與主軸組件本身顯現。請留意以下徵兆：
主軸與刀柄為何會失去平衡 — 及其代價
主軸組件是由公差零件堆疊而成 — 主軸軸、拉釘、刀柄錐面、夾頭與切削刀具 — 每個零件都會貢獻其微小的質量不對稱。綜合不平衡至關重要，因為離心力隨轉速的 平方 而增長。在 10,000 rpm 下，僅 1 g·mm 的不平衡就會產生約 1 N 的旋轉徑向力；在 30,000 rpm 下， 同一 1 g·mm 會產生 9 N。這些力會持續對前角接觸軸承的一個扇區施加負荷，每轉壓縮滾珠軌道。在一個生產班次中，疲勞損傷極為嚴重：本應使用數年的主軸軸承在數月內失效，且組裝時設定的精密預壓會逐漸流失。
表面品質成本的累積同樣迅速。主軸頻率下的振動會引入表面波浪紋，需要額外的精加工工序，提高報廢率，並限制可達到的公差。對於航空航太、醫療與光學零件而言，主軸動平衡校正並非可選維護 — 而是製程設定中的必要步驟。在生產運行前使用 Balanset-1A 對完整組件進行動平衡校正耗時不到一小時，其投資可在節省刀具成本的一天內收回。
為何振動減半能倍增軸承壽命
我們如何對 CNC 主軸進行動平衡校正 — 逐步說明
使用 Balanset-1A 對 CNC 主軸進行現場動平衡，遵循影響係數法，在實際加工速度下於機床內進行 — 無需拆卸：
- 安裝感測器。 將振動加速規固定於主軸軸承座的前軸承區域，並將雷射測速儀對準刀柄或主軸鼻端的反光相位條。機床在整個過程中保持組裝狀態與正常運轉條件。
- 測量基線。 在目標加工速度下運行一次，擷取振動振幅與相位角，建立完整旋轉組件目前不平衡狀態的大小與方向。
- 添加試重。 將一小塊校準質量附著於刀柄的平衡環上，或附著於主軸鼻端的專用平衡凸緣上。以相同速度進行第二次運行，量化主軸對該角度位置已知擾動的響應 — 即影響係數。
- 讓設備進行計算。 Balanset-1A 求解影響係數方程式，並輸出校正配重及其精確角度位置。對於長組件，或當刀柄平面與主軸鼻端平面均可存取時，雙平面動平衡校正可消除力偶不平衡與靜不平衡。
- 安裝校正配重。 平衡環上的調整螺絲、刀柄凸緣的精密切削，或專用夾持配重，可在指示角度施加計算出的校正量。除非試重構成最終校正的一部分，否則應將其移除。
- 驗證並記錄。 在運轉速度下進行最終測量運行，確認殘餘不平衡在主軸質量與速度對應的 G2.5 或 G1.0 公差範圍內。Balanset-1A 會儲存帶有時間戳記的報告，包含校正前後數值，以供您的品質記錄使用。
我們校正的部件
- HSK 刀柄組件（HSK-A25 至 HSK-A100）含刀具
- BT 與 CAT / ISO 錐面刀柄（BT30、BT40、BT50、CAT40、CAT50）
- 夾頭主軸與 ER 夾頭組件
- 面銑刀刀柄與殼式銑刀轉接頭
- 鏜頭與精密鏜桿
- CNC 加工中心主軸軸
- 砂輪機主軸組件
- 高頻電銑刀與雕刻主軸
- 車床動力刀具單元
- 直驅式馬達主軸（平衡運轉速度最高可達約 60,000 rpm，位於儀器 5–1000 Hz 量測範圍內；最佳精度可達約 33,000 rpm）
公差與標準
ISO 21940-11 (前身為ISO 1940-1)為剛性轉子定義了從G0.4到G4000的平衡品質等級。對於加工主軸與刀把而言,適用的等級是 G2.5 （一般加工，最高約10,000 rpm）以及 G1.0 （精密及 10,000 rpm 以上的高速主軸）。容許殘餘不平衡量 Uper = eper × m (g·mm),其中eper 是由G等級與轉速所推導出的比不平衡量，m則是轉子質量，單位為公斤。
對於高速加工組件，除 ISO 21940-11 平衡公差外，驗收標準由主軸與刀柄製造商自身的規格設定。良好實務要求 完整組件 ——刀把、夾頭與已安裝的刀具——作為一個整體來平衡，因為每個元件都會各自帶來獨立的質量不對稱。我們以g·mm為單位測量並記錄殘餘不平衡量，並依您應用所需的等級提供平衡報告。請使用我們的 殘餘不平衡計算器 在開始前找出容許公差。
Balanset-1A — 您的完整現場動平衡套件
本頁所述的所有作業皆使用單一便攜式儀器完成： Balanset-1A。它是一款雙通道動平衡儀與振動分析儀,可為CNC主軸與刀把總成 在其自身軸承中、於運轉速度下，採用三次運行影響係數法 — 軟體會計算精確的校正配重與角度，並儲存報告。
完整套件內容
€1,975 · 完整套件，現貨供應，附增值稅發票
- 介面測量單元（USB，2 通道）
- 兩支振動加速規（4 m 電纜，10 m 可選）
- 雷射轉速計 / 光學相位感測器（50–500 mm）
- 感測器用磁性支架
- 試重與校正配重用數位秤
- Windows 動平衡與分析軟體
- 塑膠運輸箱
完整套件
主機 · 2 支感測器 · 雷射轉速計 · 磁性支架 · 數位秤 · 軟體 · 運輸箱。開箱即用，具備開始動平衡所需的一切。
OEM 套件
主機 · 2 支感測器 · 雷射轉速計 · 軟體。適用於已擁有支架、秤與運輸箱的整合商，或將主機嵌入動平衡機器的客戶。
| 參數 | 數值 |
|---|---|
| 測量通道 | 2（單平面與雙平面動平衡） |
| 振動速度範圍 | 0.2–80 mm/s RMS |
| 頻率範圍 | 5–1000 Hz（>550 Hz 時振幅誤差 ≤10%） |
| 測量精度 | ±5% 滿量程 |
| 方法 | 三次運行影響係數法（1 或 2 平面） |
| 分析 | 1× 振幅與相位、FFT 頻譜與波形、已儲存報告 |
| 筆記型電腦 | 未包含（Windows PC，可依需求提供） |
現場原位平衡 vs 平衡機——哪一種才適合您的主軸？
| 係數 | 現場動平衡（Balanset-1A） | 專用平衡台架(車間) |
|---|---|---|
| 主軸已從機械上拆下? | 否 — 原地運轉 | 是 — 需完全拆卸 |
| 反映真實運轉狀況？ | 是——使用實際軸承、熱預緊力、拉桿夾緊力 | 不需要——採用獨立的主軸模擬 |
| 機器停機時間 | 僅安裝感測器（<15 分鐘） | 數小時至數天（拆卸、運輸、動平衡校正、重新安裝） |
| 校正速度 | 實際加工轉速 | 獨立且通常較低的測試轉速 |
| 是否計入完整組件（刀把＋夾頭＋刀具）？ | 是——將整組總成作為一個單元進行平衡 | 視台架而定；通常僅支撐刀把 |
| 符合標準 | ISO 21940-11 G1.0 | ISO 21940-11 G1.0 |
| 設備成本 | €1,975（完整套件） | €5,000 – €30,000+ |
| 每組裝件典型作業時間 | <1 小時（現場） | 總計數小時至1–2天 |
對於能夠運轉的生產型主軸而言，現場原位動平衡是首選方法，因為它能捕捉真實裝配後的運行狀態——包括獨立平衡台架無法複製的熱預緊力與拉桿夾緊力。而專用平衡台架則仍適用於首次使用前的全新刀把，或是幾何形狀無法直接安裝感測器的超高速主軸。
實際主軸平衡案例
CNC主軸與HSK刀把
在運行轉速下，對加工中心主軸與HSK刀把總成進行現場原位平衡，達成G1.0的殘餘不平衡等級，並消除了表面加工品質問題。
整組裝件作為單一單元平衡
整組總成——刀把、夾頭與刀具——在機器上一併進行平衡。每個部件都各自帶來質量不對稱;依ISO 21940-11規定,須以總成為單位進行平衡。
感測器位於前軸承區域
振動加速度計直接固定於主軸殼體的前軸承處，於全加工轉速下測量 — 無需拆卸主軸。
免費主軸與刀把計算工具
主軸 & 刀把平衡常見問題
平衡時是否需要將主軸從機器上拆下?
我應該只平衡刀把還是整組組件？
加工主軸需要達到何種平衡等級？
刀把組件應多久平衡一次？
Balanset-1A能否處理超過20,000 rpm的主軸轉速？
單一校正平面是否足夠，還是需要兩個？
在運轉速度下、機床內校正您的 CNC 主軸組件
Balanset-1A 可在不解體的情況下，於運轉速度下量測並解決主軸不平衡，達到 ISO 21940-11 G1.0 公差，並將結果記錄於您的品質檔案中。無需拆卸機床，無生產損失——僅帶來更安靜的主軸、更長的軸承壽命與更好的表面光潔度。
