在探尋一種針對高效銑削加工設(shè)計(jì)的最佳刀柄過程中章喉，美國一家飛機(jī)制造廠家對配有新研發(fā)的Safe-Lock安全鎖緊系統(tǒng)的Haimer收縮刀柄進(jìn)行了測試(圖1)梅肤。這種卡具主要是收縮刀柄與鎖緊元件的一種組合應(yīng)用。

　　銑削加工在飛機(jī)制造業(yè)中起著重要的作用沐序。在生產(chǎn)壓鑄件時(shí)琉用，需要用到刀具和模具。此外策幼， 鍛造件也需要二次加工邑时，然后方可被用到，如行走機(jī)構(gòu)等部位上特姐。航空工業(yè)所采用的特種材料（如鋁晶丘、鈦和復(fù)合材料）和外形常常給加工作業(yè)帶來了困難。航空制造業(yè)的另一個(gè)特點(diǎn)是對帶有大量空穴的大型結(jié)構(gòu)件進(jìn)行銑削裁鸦，此類工件將從一個(gè)整體實(shí)心件開始銑削加工象体，往往會(huì)有高達(dá)90%的原始材料會(huì)被切削掉。所有這些加工都必須達(dá)到最高的質(zhì)量和最高的精度肮脱，對此除了機(jī)床設(shè)備之外档改，夾具的作用也非常重要。對鈦合金件的加工同樣面臨巨大挑戰(zhàn)夜痊，這是因?yàn)樗非蟮募庸に俣群苈虑簦行剂繀s很大。

　　競爭壓力也促使航空制造業(yè)更加注重生產(chǎn)效率淆捆。因此雄防，把設(shè)備驅(qū)動(dòng)功率利用到極限的高效銑削（即高性能切割，HPC）受到了行業(yè)的熱捧装屈。長久以來怒晕，市場上具備促進(jìn)此類加工作業(yè)的特種工具可供使用，這些工具能夠承受很高的轉(zhuǎn)矩路学、進(jìn)給力和拉力嚼吞。

摩擦連接型卡盤的夾持力受限

　　在此載荷條件下，銑刀從卡盤中脫出的危險(xiǎn)性加大蹬碧；因此至少需要一種同圓精度高舱禽、張緊力準(zhǔn)確的刀具夾持裝置，如收縮卡盤或液力膨脹卡盤恩沽。這種卡盤采用摩擦鎖定的機(jī)理誊稚，夾持力受到一定的限制，且在HPC加工場合夾持力有時(shí)會(huì)不足罗心。作為可選項(xiàng)里伯，用戶有時(shí)候會(huì)避而選擇傳統(tǒng)的Weldon刀具夾持裝置，其張緊螺栓可以起到力的閉鎖作用。由此轉(zhuǎn)矩可以被任意傳遞疾瓮，直至銑刀被折斷為止脖镀。但是，用戶在選擇Weldon刀具夾持裝置時(shí)狼电，等于又把大家所熟知的缺點(diǎn)同時(shí)帶回了家：同圓性精度不足和夾持狀態(tài)不佳蜒灰，這是因?yàn)榭ūP上的刀柄需要有一點(diǎn)間隙，應(yīng)用在HPC場合的刀具較昂貴哥钉，且使用壽命較短蜗原。對其他方案尚未做出考慮，這也是Haimer公司刀具夾持專家面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)峦铲。他們研發(fā)出一種被稱為Safe-Lock（安全鎖定）的系統(tǒng)嗤锯，它把收縮卡盤或其他精確卡盤與閉鎖型元件結(jié)合在一起（圖1~3）。系統(tǒng)的原理是：銑刀炳上設(shè)有螺紋型槽牢介，槽里設(shè)置了閉鎖型卡具校槐。通過螺紋型鍵槽，刀具可以同時(shí)被緊固住泳厌，避免旋擰過度和脫落另焕。這也可以是滾珠或銷釘。由此起驱，人們即把收縮張緊的高精度與閉鎖功能的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起惦鄙。

　　圖1 Safe-Lock系統(tǒng)為一種針對高效切削時(shí)防刀具脫出的鎖定系統(tǒng)，圖中所示該系統(tǒng)在收縮狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)

圖2 Safe-Lock系統(tǒng)把收縮或其他卡盤與閉鎖型元件結(jié)合在一起

（a）　　　　　　　　　　　∪祷瘛（b）

　　圖3 Power Shrink Chuck收縮卡盤有兩種型號：長型（a）和短型（b）喧久。它可以達(dá)到很高的表面質(zhì)量，并可以應(yīng)用在各種難切削的加工場合

刀具長度可調(diào)

　　這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠刹碾。通過鍵槽的螺紋造型燥撞，對刀具的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，夾持過程非常簡單迷帜。人們像以往一樣對卡盤進(jìn)行加熱物舒，再通過螺栓動(dòng)作導(dǎo)入刀具。滾珠或銷釘在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中自行進(jìn)入到鍵槽里戏锹。彈簧對無間隙的刀具附件進(jìn)行支撐冠胯。幾秒鐘之后，夾持器冷卻下來锦针，由此便建立起一種摩擦和閉鎖連接荠察。

　　Safe-Lock系統(tǒng)在歷經(jīng)內(nèi)外部的強(qiáng)化性測試之后，已經(jīng)充分證明了其實(shí)用性奈搜。但是悉盆，最大和令人印象最深刻的一次強(qiáng)度測試，是不久前在美國一家大型飛機(jī)制造廠的新的飛機(jī)元部件生產(chǎn)中進(jìn)行的。在加工鈦金屬時(shí)焕盟，刀具從所有高精度的刀具夾持器的卡盤上脫出廷雅。這也導(dǎo)致了貴重工件的嚴(yán)重受損。隨即所選用Weldon夾持器卻達(dá)不到所需的精度瓣车，從而造成刀具使用壽命不足。因此般供，該生產(chǎn)部門負(fù)責(zé)人愿意試用帶有Safe-Lock系統(tǒng)的Haimer公司的Power Shrink Chuck新型收縮卡盤菠贡。在一臺帶有HSK-A-100接口的立式龍門銑床上，使用了一套Power-Shrink-Safe-Lock收縮卡盤栅告，卡盤長120mm睛至，并設(shè)有一個(gè)32mm的鉆孔。針對粗加工和精加工域抚，都采用同一種鍍層的全硬金屬刀具治部，其有效切割長度為83mm。作為測試樣件涵蔓，使用了一件苛刻的由鈦6AL4V材質(zhì)構(gòu)成的飛機(jī)部件沧蛉。在試驗(yàn)過程中，在設(shè)備主軸上對刀具刀尖的同圓度進(jìn)行了測量（總的凸出長度：171mm）滋遗。在帶有Haimer公司的Safe-Lock系統(tǒng)的情況下蟀思，同圓度為0.005mm。在同等條件下使用另一家供應(yīng)廠商的Weldon夾持器時(shí)溉跃，其同圓度數(shù)值只達(dá)到0.05~0.08mm之間村刨，比Power-Shrink-Safe-Lock卡盤的測量值差十倍。

　　刀具脫出也不再是問題：由于采用Safe-Lock系統(tǒng)撰茎，刀具在整個(gè)加工過程中在卡盤上沒有出現(xiàn)移動(dòng)現(xiàn)象嵌牺。此次強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果甚至超出了生產(chǎn)部門負(fù)責(zé)人的預(yù)期：由于采用Safe-Lock卡盤，刀具的使用壽命延長了兩倍多龄糊。在表面質(zhì)量方面逆粹，也存在著明顯的差異。不管是粗加工還是精加工绎签，采用Safe-Lock卡盤系統(tǒng)之后枯饿，不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)現(xiàn)象，因此也就不會(huì)出現(xiàn)波紋痕——這一點(diǎn)與Weldon卡盤正好相反诡必。這種差異非常明顯奢方。

Safe-Lock系統(tǒng)不僅只用于收縮卡盤

　　Safe-Lock系統(tǒng)的原理并不受Haimer收縮卡盤的限制。它也可以被集成到夾鉗卡盤或液力膨脹卡盤上爸舒。由于Haimer公司對此已申請了專利蟋字，并想作為一種標(biāo)準(zhǔn)配置推薦給用戶，因此目前正在與刀具制造廠和其他刀具夾持器的供應(yīng)廠商進(jìn)行合作。其經(jīng)驗(yàn)和想法應(yīng)該會(huì)融入到對Safe-Lock系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化中去枫须。

圖4 一種帶有銑刀涧智、可左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的Weldon與Safe-Lock的組合裝置。

　　Haimer公司開發(fā)出了一種結(jié)合Weldon卡盤和Safe-Lock系統(tǒng)新俗、可針對各種苛刻加工條件使刀具標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)方案誊桅。為了使刀具制造廠商能夠?qū)崿F(xiàn)較強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)化，在將來都鸳，Weldon卡盤和Safe-Lock系統(tǒng)可以被結(jié)合在一起难踱。兩種不同的刀具夾持和鎖緊方案對于刀具的制造廠商及其用戶來說，意味著對不同夾持技術(shù)的更靈活的應(yīng)用猪楣。通過在一個(gè)刀具上結(jié)合使用Weldon面和Safe-Lock鍵槽刷络，實(shí)現(xiàn)了一種可靠的夾持技術(shù)與一種新型刀具鎖定技術(shù)的良好結(jié)合。

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