Nozioni di base sul bilanciamento degli strumenti

Oct 12, 2023

Gli strumenti sbilanciati sono un problema. Generano vibrazioni che possono causare la rottura degli utensili, una minore durata del mandrino e una maggiore rugosità del pezzo.

L'implementazione di protocolli di bilanciamento per un processo di lavorazione aiuta a proteggere una macchina utensile. Gli utensili bilanciati riducono le vibrazioni e sono necessari sia per il taglio a 44.000 che a 3.000 giri/min.

Come molte altre cose, il bilanciamento degli strumenti merita un’analisi costi-benefici. Sebbene la nuova tecnologia possa influenzare il modo in cui il bilanciamento viene eseguito e giustificato, la necessità di analisi rimane invariata.

Causa dello squilibrio

Lo squilibrio dell'utensile si verifica quando il centro di gravità di una massa rotante non è allineato con il suo asse di rotazione.

"Quindi lo squilibrio è una distanza che crea un'eccentricità", ha affermato il manager Francesco D'Alessandro di Balance Systems Corp. a Wixom, Michigan. "Questa eccentricità crea vibrazioni."

La macchina equilibratrice Tool Dynamic TD Comfort (sopra) è dotata di PC, tastiera, mouse e monitor. Immagine gentilmente concessa da Haimer USA

Definita come la distanza dal centro di rotazione di un utensile al suo vero centro di massa, l'eccentricità misura la misura in cui il peso dell'utensile è fuori centro. Se l'eccentricità viene misurata in micron e la massa dell'utensile in chilogrammi, queste unità producono uno squilibrio in grammi millimetri, un'unità comune.

Il presidente Thomas Hoenig della GTI Spindle Technology Inc. di Manchester, nel New Hampshire, concorda sul fatto che il bilanciamento degli utensili è estremamente importante. Lo squilibrio danneggia i cuscinetti del mandrino e altri componenti del mandrino. Lo squilibrio causa anche vibrazioni sulle parti lavorate e rettificate. Inoltre, gli utensili sbilanciati causano un'usura prematura degli utensili a causa del danneggiamento del cono all'interfaccia dell'utensile.

"Il bilanciamento degli utensili dovrebbe essere fatto quasi sempre", ha detto. "L'unico caso in cui non si applica è nelle operazioni di lavorazione a giri molto bassi, come fori di maschiatura o alcuni tagli lenti al tornio. Per qualsiasi operazione di lavorazione superiore a 3.000 giri al minuto, l'equilibrio è fondamentale."

Tuttavia, il presidente Brendt Holden di Haimer USA LLC a Villa Park, Illinois, ha affermato che in molti casi alcuni dei vantaggi più evidenti del bilanciamento dei gruppi di utensili possono essere riscontrati a basso numero di giri per cose come teste di alesatura o gruppi di alberi di fresatura.

"Il nostro consiglio è di guardare sempre alle applicazioni che presentano sfide che nessuno riesce a capire come risolvere", ha affermato. "Forse hanno esaminato l'attrezzatura, le condizioni della macchina o gli utensili da taglio, ma non ottengono ancora le prestazioni desiderate. Hanno esaminato il bilanciamento? In caso contrario, questo sarebbe il momento di indagare sul bilanciamento."

Holden ha affermato che oggi le persone vogliono ridurre il tempo di ciclo, il che può significare diminuire il numero di cambi utensile. Se in precedenza un'officina utilizzava utensili di sgrossatura, semifinitura e finitura per completare una parte, ma ora preferisce utilizzare un solo utensile per il lavoro, ciò può causare problemi di equilibrio. Inoltre, è possibile progettare un utensile speciale per forare, svasare e smussare. Con tasche in posizioni diverse, è necessario prestare maggiore attenzione al bilanciamento per raggiungere le specifiche di qualità.

Bilanciamento necessario

"In teoria il bilanciamento è sempre necessario", ha detto D'Alessandro. "Sebbene in caso di giri del mandrino molto bassi (meno di 3.000 giri al minuto) e di obiettivi di finitura del pezzo scadenti, il bilanciamento degli utensili potrebbe essere saltato."

Detto questo, le macchine utensili moderne tendono ad avere velocità del mandrino elevate per ottenere volumi di taglio maggiori o soddisfare requisiti di velocità di taglio elevati, ad esempio durante la lavorazione dell'Inconel.

"L'aumento di questi valori ha anche aumentato la richiesta di strumenti e supporti migliori, che quindi richiedono di bilanciare l'utensile più frequentemente di prima e con uno squilibrio residuo inferiore", ha affermato D'Alessandro. "Per monitorare questo fenomeno può essere utile installare sulla macchina un sistema di monitoraggio permanente del mandrino, come il sensore B-Safe, che è in grado di fornire aiuti visivi e avvisare l'operatore quando la vibrazione è troppo elevata."

Il Best Balance 1000 è un dispositivo portatile per misurare e correggere le vibrazioni dei componenti rotanti dovute a squilibri. Immagine gentilmente concessa da Balance Systems