自 20 世紀(jì) 80 年代中期興起高速加工以來，已獲得了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。目前的加工中心均具有較高的主軸轉(zhuǎn)速，一般都在 15000r/min 和 24000r/min 的范圍內(nèi)。用于模具加工中心或銑削中心，由于加工時常常采用較小直徑（ 2 ～ 12mm ）的銑刀，其最高主軸轉(zhuǎn)速一般為 42000r/min ，有的高達(dá) 60000r/min 。
很顯然，高速旋轉(zhuǎn)的銑刀系統(tǒng)，存在的殘余不平衡量（ 不對稱質(zhì)量 ）會產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系的離心力，這種動態(tài)負(fù)載會激起銑刀和機(jī)床的振動，從而導(dǎo)致加工表面質(zhì)量、銑刀壽命和主軸軸承壽命的下降，甚至影響到加工過程的正常進(jìn)行。為減小或限制這種有殘余不平衡量產(chǎn)生的動態(tài)負(fù)載的影響，應(yīng)對銑刀系統(tǒng)進(jìn)行必要的動平衡。


1、引起銑刀系統(tǒng)不平衡的原因
    在機(jī)床主軸—夾頭—銑刀系統(tǒng)中，不平衡量（ 不對稱質(zhì)量 ）主要是由下列原因引起的：
（1）銑刀的不對稱形狀；
（2）刀夾的不對稱形狀；
（3）銑刀系統(tǒng)構(gòu)件的加工誤差；
（4）銑刀系統(tǒng)構(gòu)件鏈接間隙和夾緊的不精確；
（5）主軸的圓跳動和磨損；
（6）在主軸錐孔和銑刀上粘有雜質(zhì)顆粒；
（7）主軸中拉桿—疊形彈簧的偏移；
（8）冷卻潤滑液的影響等。
    這些不平衡量，往往會對高速精加工產(chǎn)生不利影響。特別當(dāng)采用較長懸臂銑刀進(jìn)行高速精加工時，其影響尤為嚴(yán)重。在以前，為減少銑刀系統(tǒng)不平衡量對加工精度的不利影響，不得不采用較低的轉(zhuǎn)速進(jìn)行加工，這樣，致使機(jī)床能力得不到充分利用。因此，為了充分利用高速加工的優(yōu)點(diǎn)，就必須對主軸—銑刀系統(tǒng)進(jìn)行動平衡，以便減小振動負(fù)載，并盡可能講較高的精度傳遞到銑刀的切削刃上。


2、銑刀系統(tǒng)的動平衡
    動平衡就是要使銑刀系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)體質(zhì)量進(jìn)行均勻分布，以減少回轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時由不平衡量產(chǎn)生的離心力。
    對于短小又對稱的整體式銑刀，平衡時要修正的重量通常只有百分之幾克，所以僅進(jìn)行靜平衡就足夠了。而對于非對稱結(jié)構(gòu)的懸臂銑刀（懸伸長度約 300mm ）必須要在兩個校正平面上進(jìn)行平衡，以盡量清除不平衡量誤差。推薦對銑刀、夾頭和主軸單獨(dú)進(jìn)行動平衡，然后，夾頭連同銑刀一起還應(yīng)再一次進(jìn)行動平衡。如一把在 10000r/min 轉(zhuǎn)速下工作的偏心傳動受控銑刀，為確保工件的加工質(zhì)量，銑刀分四步進(jìn)行了動平衡。第一步，偏心傳動的刀體連同裝上的平衡校正工具在動平衡機(jī)上以 1500r/min 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行動平衡。第二步，銑刀在動平衡機(jī)上以同樣的轉(zhuǎn)速進(jìn)行動平衡。第三步，偏心傳動刀體連同裝上的平衡校正工具在主軸上以 10000r/min 的轉(zhuǎn)速進(jìn)行動平衡。第四步，安裝在刀體中的銑刀在主軸上以同樣的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精平衡，由此最終達(dá)到好于 G2 的平衡品質(zhì)。
    另外，對于一些高速加工銑刀和夾頭，如結(jié)構(gòu)上允許，還應(yīng)該在刀體（刀盤）上設(shè)置為今后進(jìn)行精平衡或再平衡用螺釘或平衡環(huán)等微調(diào)機(jī)構(gòu)，或設(shè)置多個平衡孔，以使銑刀系統(tǒng)達(dá)到最佳的動平衡效果。


3、銑刀的自動平衡系統(tǒng)
    即使銑刀和夾頭已進(jìn)行了動平衡，但是當(dāng)銑刀夾頭裝到主軸上時還會由于夾緊不精確性而產(chǎn)生不平衡（對于空心錐柄 HSK 接口，這個值一般在 2 ～ 5μm內(nèi)），另外，還有可調(diào)銑刀的調(diào)整、主軸中拉桿——疊形彈簧的偏移引起的不平衡以及隨機(jī)出現(xiàn)的其他不平衡。這些連接的不精度和變化的不平衡狀態(tài)是無法進(jìn)行預(yù)防性修正的。因此，對于高速精密加工，最好是采用自動平衡系統(tǒng)，以便對整個銑刀—主軸系統(tǒng)在工作過程中進(jìn)行在線動平衡，以補(bǔ)償上述干擾量。
    目前在生產(chǎn)中可供使用的自動平衡系統(tǒng)是一種電磁動平衡系統(tǒng)，這種系統(tǒng)有兩種使用方式：一種是將由傳感器和致動機(jī)構(gòu)組成的動平衡部件安裝在結(jié)構(gòu)相配的主軸上，另一種則是將致動元件裝在刀夾里，這種電磁動平衡系統(tǒng)可以在 60000r/min 轉(zhuǎn)速下進(jìn)行自動平衡。
    隨著銑刀材料和銑刀技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，加工的切削速度越來越高，銑刀系統(tǒng)的動平衡已成為高速精加工的必要條件。因此，高速加工的用戶，應(yīng)根據(jù)具體的加工情況，通過銑刀系統(tǒng)適度的動平衡或采用自動平衡系統(tǒng)，來獲得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。