模塊化刀具系統(tǒng)
當今市場已成為買方市場朗恳,隨著市場的國際化湿颅,企業(yè)間的競爭也越加激烈,由于技術的飛速發(fā)展渠余,產(chǎn)品壽命周期逐漸縮短斟策,從而導致客戶需求呈現(xiàn)多樣化與個性化,定制產(chǎn)品數(shù)量減少采散,但同時要求交貨期短胡傅,成本低,質(zhì)量高猩琳。這就要求生產(chǎn)企業(yè)以大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟效益進行量少的定制產(chǎn)品的生產(chǎn)母烘,即所謂MassCustomization(大批量定制生產(chǎn)},要實現(xiàn)他有多種方法侈兄,其中模塊化制造系統(tǒng)是一種針對技術難度一般的產(chǎn)品的新制造系統(tǒng)惨侵,是一種在標準化和模塊化系統(tǒng)基礎上建立起來的柔性系統(tǒng),其特點是:當有一新產(chǎn)品投產(chǎn)時饺斧,標準化的模塊可以快速組成一個新制造系統(tǒng)二谤,當產(chǎn)品完成后,組成的制造系統(tǒng)可以拆卸來用于其他新產(chǎn)品制造系統(tǒng)读囤。這個系統(tǒng)廣義上應包括:1、加工基本模塊佣盒;2挎袜、模塊化驅(qū)動單元;3肥惭、模塊化刀具和夾具盯仪;4、可重構的控制系統(tǒng)。當加工設備基本固定或已有時全景,最活躍最常用的就是模塊化刀具和夾具系統(tǒng)耀石。
由于模塊化刀具系統(tǒng)有如此的優(yōu)越性,所以各國刀具廠家競相開發(fā)自己的刀具爸黄,其中在國際上使用較廣泛的有德國KOMET公司的ABS系統(tǒng)滞伟、瑞典SANDVIK公司的VORILOCK系統(tǒng)和美國KENNAMETAL公司的KM系統(tǒng)。由于各公司所開發(fā)的系統(tǒng)都有專利保護的原因炕贵,使得其他刀具廠家不能夠仿制梆奈,這就使得各刀具廠所生產(chǎn)的模塊系統(tǒng)不可互換,使用廠家選購起來比較麻煩称开。前幾年亩钟,德國MAPAL公司與GURING公司聯(lián)合開發(fā)的HSK系統(tǒng)已被確定為德國DIN69893標準,將模塊化刀具系統(tǒng)的標準化過程推進了一步舞涮。HSK系統(tǒng)為中空膨脹式夾緊系統(tǒng)林慷,在主軸高速旋轉(zhuǎn)狀況下(10000r/min以上)可以體現(xiàn)出優(yōu)越性來,其重復定位精度為軸向1μm未然,為KOMET-ABS系統(tǒng)的二分之一髓无。但HSK刀柄和卡夾的制作比較復雜,價格相對較貴允逝。而ABS系統(tǒng)制作比較簡單沫十,精度能滿足要求,目前國內(nèi)也在大批制作宵绒。見圖1建淘。但由于國內(nèi)與國外的加工水平尚有差距,使得國內(nèi)的ABS系統(tǒng)不能完全替代進口產(chǎn)品浴恐,所以應當了解國內(nèi)和國外刀具之間的差異咪枷,取長補短,這樣才能在保證加工質(zhì)量情況下降低刀具費用总枢。
ABS刀具連接系統(tǒng)原理
ABS是一個連軸系統(tǒng)打恕,系統(tǒng)的一部分(如:ABS錐柄和ABS法蘭接盤)帶有一個孔和與之垂直的兩個螺紋;另一部分(如:刀具)備有一個帶徑向孔的榫子渠缕。后者帶有一個可移動的滑銷鸽素,滑銷的一端是內(nèi)圓錐,另一端則是外圓錐亦鳞。
調(diào)節(jié)螺絲在內(nèi)圓錐中發(fā)生作用馍忽,并推動滑銷,一直到滑銷的外圓錐碰到另一個螺絲的內(nèi)圓錐為止燕差。在兩個內(nèi)外圓錐交接處遭笋,各產(chǎn)生一個法向力。這個法向力可以看作為一個直角三角形的長邊。兩個軸向的分力相加瓦呼,兩個水平方向上的力卻因為相反的作用而相互抵消喂窟。理論上(不考慮摩擦),軸向張力是傳遞過來的夾力F1的兩倍央串,傳遞過來的緊固力平均地分布在兩個相互連接處磨澡,使得支承度也相等。
在ABS系統(tǒng)中蹋辅,兩部分大面積的鋃合連接阅权,使它能傳遞大力矩。在大切削力的負荷下(一般以轉(zhuǎn)矩出現(xiàn))挥疲,一個連接部分與另一個連接部分之間會發(fā)生輕微的扭轉(zhuǎn)啸需,緊固零件之間的接觸面也會因此而導致張力擴增(可以增至50%)。如此一來饼贰,就先提高了刀具的剛度斯智;其次,當作用力突然發(fā)生巨大變化的時候(比如刀刃折斷和切削中斷)酌尔,這個微小的扭轉(zhuǎn)能產(chǎn)生阻尼作用附舌。這種阻尼作用能保護刀具連接器、主軸和驅(qū)動裝置不受損壞跺榆。實際上蛉差,刀刃常常發(fā)生損壞的現(xiàn)象(比如由于快速運動中發(fā)生碰撞),但是在ABS連接系統(tǒng)上則不會發(fā)生由此引起的損壞重蕉。
刀具系統(tǒng)上使用的刀具
作為模塊化刀具系統(tǒng)壕哩、高速鉆頭和精密鏜刀的生產(chǎn)商之一的KOMET公司,其生產(chǎn)的刀具系統(tǒng)使用刀具時男窿,在通用性扎运、精度、效率饮戳、刀片耐用度以及剛性和切削抗振性方面都有優(yōu)良的表現(xiàn)豪治。
提高生產(chǎn)率另一辦法為合并工序,減少輔助時間與重合切削時間扯罐,用多功能組合刀具取代功能單一的標準刀具负拟,這是一個極為有效的辦法。ABS刀具系統(tǒng)上可以安裝多種多樣的組合刀具篮赢,可以一次鉆鉸齿椅、粗鏜、精鏜加工孔启泣,包括階梯孔,帶倒角、帶內(nèi)槽孔包括盲孔等寥茫。
比如加工鑄鐵剎車系殼體孔與槽的組合刀具遣蚀,它由一把鉸刀和滑板切槽刀組成,首先由鉸刀鉸孔纱耻,然后整把刀具繼續(xù)在孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)善答,由滑塊帶動兩切槽刀進行徑向切槽,此時鉸刀的刃帶起支承作用刺盏,滑塊的運動需用專用裝置驅(qū)動滑塊拉桿缤币。為使這套組合刀具能在標準機床上使用,KOMET公司為此開發(fā)機電一體化可調(diào)滑動元件锡迅,在刀桿中內(nèi)置一可控電機旬敞,驅(qū)動刀具里的旋轉(zhuǎn)軸,直接控制滑板移動单葡。KOMET公司的專利-ABS系統(tǒng)在世界上已有136個工具廠購買深境,其中知名的有INGERSOLL、SECO雳梧、三菱旅雇、MAPAL和MICROBORE等。國內(nèi)的哈爾濱量具刃具廠托逝、成都量具刃具廠跃旁、廣州工具廠也在大批量制作。這樣使得購買ABS工具系統(tǒng)非常容易萤皂,并且使用ABS系統(tǒng)也具有一定連續(xù)性撒穷。通過國內(nèi)ABS系統(tǒng)(CABS)與國外ABS系統(tǒng)的適當組合,可以獲得很好的性價比敌蚜,從而提高經(jīng)濟效益桥滨。
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