G caractérise la qualité d'équilibrage d'un corps en tenant compte de sa fréquence de rotation N et de sa masse M. Cet indice est difficilement applicable aux porte-outils étant donné leur mise en service à des vitesses variables. La seule valeur indépendante de la vitesse est le déséquilibre résiduel U. Cette valeur beaucoup plus physique est directement mesurée sur les équilibreuses et a été retenue pour définir la qualité d'équilibrage.

Exemple :

Un porte-outil de masse M = 1 000 g équilibré avec un déséquilibre résiduel
U = 3 g/mm et tournant à 20 000 tr/min^-1 aura une qualité d'équilibrage G :

DBB_G03

Si l'outil tourne moins vite, sa qualité d'équilibrage sera meilleure :

N = 8 000 tr.min^-1
G = 2,5 mm.s^-1
N = 3 200 tr.min^-1
G = 1 mm.s^-1

L'ISO a développé un système de classification dans lequel les degrés d'équilibrage s'étagent entre G 0,04 et G 4000. Nous verrons que cette norme est critiquable en UGV.
Les qualités d'équilibrage couramment utilisés pour les porte-outils sont désignés
G 2,5 (entraînements des machines-outils) et G 1,0 (entraînement de rectifieuses). Un autre degré; G 0,4 (pour les broches) sert, également de référence.

U définissant le déséquilibre résiduel représenté par :

U = M x e

est aussi équivalent à une masse de déséquilibre m situé à une distance r :

U = m x r

Equilibrer un porte-outil consiste à réduire la valeur de son déséquilibre résiduel U par élimination ou compensation de masse.
m représente la masse à enlever dans la direction de e ou la masse à ajouter dans la direction opposée à e , à une distance r .
En reprenant l'exemple précédent, m vaut 0,1 g à un rayon de 30 mm. Ce qui correspond à un faux rond de broche de 3 µm avec un outil parfaitement équilibré.
La force centrifuge induite par l'excentration entraînera une déviation de l'outil qui peut aller jusqu'à sa propre destruction :

AN : Pour le cas traité, la force centrifuge sera de 13 N à 20 000 tr/min^-1, 2 N à 8000 tr/min^-1 et 0,33 N à 3200 tr/min^-1.

F = m x r x ω² = M x e x ω²

Les exigences d'équilibre sont souvent trop strictes lorsque la force centrifuge correspondant au déséquilibre imposé est significativement inférieure aux forces de coupe. Ceci signifie qu'il est important d'évaluer les actions de coupe avant tout équilibrage, ce qui n'est pas forcément évident pour tout atelier de mécanique. Aussi peuvent être noté l'usure de l'outil, les jeux géométriques et dimensionnels qui vont varier dans le temps et en conséquence déplacer les répartitions de masse.

Critique 1 :

Ex : G2,5 est une valeur couramment utilisée qui établit une exigence d'équilibrage excessive pour de nombreuses opérations de coupe.
Soit un ensemble outil/porte-outil pesant 1 Kg, tournant à 12 000 tr.min^-1. le déséquilibre U ne devrait pas dépasser 2 g.mm.
La force centrifuge correspondant à ce déséquilibre maximum admissible vaut 3 N. Il est très peu probable que les forces de coupe (> 100 N) soient équivalentes à cette valeur. De toute évidence, l'exigence G 2,5 est excessive. L'idée consiste donc à évaluer ces forces de coupe et à trouver une valeur de force centrifuge due au déséquilibre légèrement inférieure.
Aussi il est inutile d'équilibrer des ensemble outil/porte-outil à des tolérances plus serrées que celles appliquées à la broche de la machine sur laquelle il sera monté.

Pour une classe G donnée et une fréquence de rotation constante, le déséquilibre maximum admissible augmente lorsque la masse de l'outil augmente. Autrement dit, l'exigence d'équilibrage définie par le système de classe G est moins pénalisant pour un outil plus lourd

Ce constat surprendra les connaisseurs en UGV, où l'exigence d'équilibrage devrait être au contraire plus stricte pour les outils plus lourds.

Critique 2 :

Ex : Soient deux ensembles outil/porte-outil pesant respectivement 0,5 Kg et 10 Kg devant tourner à 20 000 tr.min-1 avec une exigence d'équilibre de G 2,5 mm.s-1.

Pour l'ensemble de 0,5 Kg, le balourd résiduel vaut 2,6 N, alors qu'il sera de 52 N pour l'ensemble de 10 Kg !

La qualité d'équilibrage de l'ensemble de 0,5 Kg pour un balourd résiduel de 52 N n 'aurait été que de G 50 !

L'exigence d'équilibre peut être également trop stricte lorsqu'elle ne parvient pas à résoudre le problème de déséquilibre. Beaucoup croient trop souvent que l'équilibrage de l'outil résoudra automatiquement tous les problème de déséquilibre. L'équilibrage de l'outil est sans effet sur plusieurs sources d'instabilité du processus, notamment la correspondance imparfaite entre le porte-outil et le cône de broche. Dans ce cas, en toute rigueur l'équilibrage devrait se faire directement sur la machine.

La société Balance Dynamics Corporation de Ann Arbor (Michigan) a mis au point un système d'équilibrage automatique (nommé BalaDyne) de la broche en fonctionnement. Ce système permet d'équilibrer l'ensemble outil/porte-outil/broche/barre de traction en moins de 3 secondes.

Aussi peuvent être citées les broches à paliers magnétiques ou hydrauliques qui corrigent automatiquement la position de l'ensemble broche/porte-outil/outil. Ainsi l'équilibrage est intrinsèque au système. Cependant ce type de broche est très rare dans le domaine de la coupe en raison de son prix élevé.