日本黑田精工株式會社的鈴木繁先生于10年前在機(jī)械技術(shù)雜志上發(fā)表了關(guān)于高轉(zhuǎn)速加工時工具系統(tǒng)存在問題的文章，當(dāng)時將加工中心的高轉(zhuǎn)速定義為1萬轉(zhuǎn)以上少炎。而現(xiàn)在底咳，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)3～4萬轉(zhuǎn)的機(jī)床已作為標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)床在市場上銷售。如果再一次以工具系統(tǒng)作為對象來定義筐积，而高轉(zhuǎn)速的定義保持不變掷暇，則主軸轉(zhuǎn)速在3萬轉(zhuǎn)以上可以定義為超高轉(zhuǎn)速，其理由是主軸轉(zhuǎn)速在3萬轉(zhuǎn)以上時珊求，原有的工具系統(tǒng)就不適用了层攀。具有超高轉(zhuǎn)速主軸的加工中心主要用于加工高硬度材料的小型精密模具。用于小型民用產(chǎn)品赃阀、插接件等的高精度模具的制造對技術(shù)和技能的要求很高霎肯，在激烈的競爭環(huán)境下，企業(yè)要謀求高附加值榛斯，就必須推進(jìn)高精度化和降低加工成本观游。

　　超高轉(zhuǎn)速主軸的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在能實現(xiàn)高效切削。特別是在模具的精加工中驮俗，用直徑約φ1mm的立銑刀進(jìn)行高速銑削懂缕，能夠省去后續(xù)研磨工序，而研磨加工是難以實現(xiàn)自動化的手工作業(yè)意述，是實現(xiàn)模具制造自動化的一大難題提佣。在高速精銑加工中，加工精度可達(dá)到2～3μm荤崇，要使加工精度達(dá)到2μm拌屏，則刀尖的跳動精度至少應(yīng)控制在2μm以下。因此术荤，超高轉(zhuǎn)速切削用工具系統(tǒng)必須滿足以下要求：①優(yōu)良的旋轉(zhuǎn)平衡倚喂；②優(yōu)良的刀柄重復(fù)再現(xiàn)性；③優(yōu)良的刀具裝夾重復(fù)再現(xiàn)性瓣戚；④良好的徑跳精度笛吱。

　　下面分別介紹黑田精工株式會社制造的適用于超高轉(zhuǎn)速高精度切削的工具系統(tǒng)產(chǎn)品。

　　超高轉(zhuǎn)速切削用熱裝刀柄

　　銑削加工小型高硬鋼精密模具的主流刀具為φ6mm以下的立銑刀挥痊，統(tǒng)一使用φ3途培、φ4和φ6mm三個規(guī)格的熱裝刀柄建搞。這種刀柄構(gòu)造簡單，非常適合超高速銑削注欧。只要采用合理的工藝祈岔，就能制造出徑跳精度很高的刀柄，且刀柄安裝的重復(fù)精度極佳钙蕉。

　　最近開發(fā)的高性能電磁感應(yīng)加熱式裝刀設(shè)備口纸，只需數(shù)秒鐘即可完成加熱，但需要5分鐘才能完成強(qiáng)制冷卻官孝。此外努禽，在熱裝操作中稍有疏忽就容易發(fā)生燒傷事故。因此從現(xiàn)場安全考慮门俏，希望開發(fā)出能滿足超高轉(zhuǎn)速使用要求的彈簧夾頭丸匀。

　　適合超高轉(zhuǎn)速切削的彈簧夾頭

　　適合超高轉(zhuǎn)速切削的彈簧夾頭必須滿足前述的各項要求。為此周伦，黑田精工株式會社進(jìn)行了以下改進(jìn)設(shè)計夕春，開發(fā)了CMG系列產(chǎn)品：①取消了螺母外形部分扳手用的溝槽結(jié)構(gòu)；②使彈簧夾頭主體最短化专挪，并盡可能不采用銑削加工；③增加了螺母前后端的防塵密封設(shè)計片排；④開發(fā)了專用扳手寨腔。

　　通過以上改進(jìn)設(shè)計，減少了不平衡的可能性率寡；考慮到銑削時靠近工件而不易發(fā)生干涉迫卢，縮小了螺母外形，并使其兼?zhèn)溥m應(yīng)高效銑削的高剛性冶共；彈簧夾頭的徑跳精度在標(biāo)準(zhǔn)試棒4d端部處控制在3μm以內(nèi)乾蛤；柄部以HSKE32為標(biāo)準(zhǔn)，選擇制造HSKE25型柄部捅僵。

　　由于取消了夾頭螺母上扳手用的溝槽家卖，因此需要使用專用單向超越離合器式扳手。在開發(fā)彈簧夾頭時荷右，為了保持良好的夾緊性能度堤，以帶扭矩限制器的扳手作為開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。雖然購買這種扳手價格較高完簿，但為了保證彈簧夾頭使用性能良好穩(wěn)定沙螺，價格貴一些也是合算的。經(jīng)過上述改進(jìn)的彈簧夾頭能在40000r/min轉(zhuǎn)速條件下正常工作聚灸。但是娇皇，根據(jù)機(jī)床主軸的質(zhì)量（粗細(xì)）阅牛，有必要對不平衡進(jìn)行修正。

　　徑跳精度補(bǔ)償?shù)侗?

　　即使機(jī)床主軸呛仁、刀柄和刀具都是高精度產(chǎn)品削蕊，但將它們組合安裝于主軸上后，由于三者徑跳量的累積圣烤，刀具前端的徑跳有時也會達(dá)到6μm以上元丈。在這種情況下，如果能將刀具前端的徑跳精度調(diào)整到1μm以內(nèi)喘建，對刀尖壽命和已加工面質(zhì)量的提高都具有顯著效果显驼。雖然這種刀柄不是面向超高轉(zhuǎn)速切削，但它適合高精度的銑削加工坯临。

　　黑田精工株式會社開發(fā)的徑跳精度補(bǔ)償?shù)侗臉?gòu)造特點是在彈簧夾頭體的直圓柱部分裝有內(nèi)孔壁中部開了空刀槽的徑跳補(bǔ)償環(huán)焊唬，當(dāng)擰緊該補(bǔ)償環(huán)中部的徑跳補(bǔ)償螺釘時，可使夾頭體變形成“く字形”并使其端部與中心線同心看靠，其優(yōu)點是徑跳補(bǔ)償環(huán)可在裝配的最后裝上赶促，當(dāng)不需要補(bǔ)償時，可將徑跳補(bǔ)償環(huán)卸下后作為普通彈簧夾頭使用挟炬。使用方法是將裝好刀具的彈簧夾頭安裝在機(jī)床主軸上鸥滨，用徑跳測量儀測量刀尖的徑跳，如測量刀尖有困難谤祖，也可測量刀具柄部前端圓柱的徑跳婿滓。

　　徑跳補(bǔ)償?shù)木唧w方法是：首先找出徑跳最大負(fù)值的旋轉(zhuǎn)位置，然后將補(bǔ)償環(huán)轉(zhuǎn)到該位置使其對準(zhǔn)徑跳補(bǔ)償螺釘粥喜，一邊觀察徑跳測量儀顯示的徑跳值凸主，一邊調(diào)整徑跳補(bǔ)償螺釘?shù)臄Q緊程度，使刀尖靠向正值一側(cè)额湘，即可將徑跳精度補(bǔ)償至1μm左右卿吐。這一過程并不復(fù)雜，即使是初次操作忘哼，也能很容易地完成補(bǔ)償疏悯。

　　由于徑跳精度補(bǔ)償?shù)侗鞘沟侗a(chǎn)生彈性變形來修正刀尖位置，以提高徑跳精度汤袭，因此在徑跳精度補(bǔ)償后刀具平衡將被破壞于扳。為確定其影響，分別檢測了徑跳精度補(bǔ)償前后回轉(zhuǎn)中心的徑跳變化席栅。測試中使用超級BT刀柄（新型兩面定位夾緊BT刀柄）BTS40-CMA13-105HH炸穿，用彈簧夾頭夾持φ12.5標(biāo)準(zhǔn)試棒，檢測懸伸量82mm處的利薩如波形。由于普通彈簧夾頭徑跳很小暖鬓，因此專門準(zhǔn)備了精度較差继锰、徑跳值相對較大的彈簧夾頭。測試時麸档，緩慢地提高轉(zhuǎn)速及窃，觀察50r/min時和10000r/min時徑跳值的變化，結(jié)果在徑跳精度補(bǔ)償前增加了9.6μm乃沙，在徑跳精度補(bǔ)償后增加了3.3μm起趾。由于標(biāo)準(zhǔn)試棒較粗且懸伸長度大，因此對其進(jìn)行徑跳精度補(bǔ)償所引起的重心移動量比彈簧夾頭大警儒。通過改變旋轉(zhuǎn)速度训裆，可觀察到機(jī)床主軸徑跳的微妙變化過程。由此可知蜀铲，在超高轉(zhuǎn)速條件下边琉，不僅對靜態(tài)徑跳精度的評價很重要，對動態(tài)徑跳精度的分析也不可忽視记劝。

　　近來变姨，在微型球頭立銑刀產(chǎn)品中，開發(fā)了刀尖半徑小于0.05mm的硬質(zhì)合金立銑刀和CBN整體式立銑刀等微型刀具厌丑，用這些產(chǎn)品以合理的切削速度進(jìn)行加工時定欧，要求進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)精度，因此對工具系統(tǒng)使用條件的要求將越來越苛刻蹄衷，今后仍需進(jìn)一步推進(jìn)滿足市場需求的研究開發(fā)忧额。

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