所選用的刀具夾頭是否合適，可能會決定加工出的是合格零件還是廢品。經(jīng)驗法則是：對于特定的加工蔗彤，應盡可能縮短由刀具夾頭和刀具組成的工具系統(tǒng)的長度。

但是疯兼，如果被加工零件和零件形貌要求工具系統(tǒng)具有較長的懸伸量然遏，又該如何處理呢？ 加長型刀具夾頭經(jīng)常應用于航空零部件和模具的切削加工吧彪，在這兩個行業(yè)待侵，許多加工都需要采用細長型的刀具夾頭。這些夾頭使刀具能夠到達夾持在機床牌坊上的大型工件姨裸，或伸入工件的型腔深處秧倾。雄克公司（Schunk Inc.）工具系統(tǒng)產品經(jīng)理Jeff Keith說，“由于零件形狀或夾持的原因傀缩，有時你必須用又細又長的夾頭才能到達加工區(qū)那先，在這種情況下，通常就需要使用加長型刀具夾頭赡艰。某些模具的切削加工就是一個很好的例子胃榕，你必須將刀具向下伸入型腔深處才能完成加工∶樘”

在刀具制造商中勋又，對加長型刀具夾頭的定義各不相同，對其長度并沒有一個規(guī)定的標準或限定颈缆。一些制造商認為這種夾頭的長度應在150mm以上葡料；另一些制造商則將其定義為200mm以上。夾頭的最大長度通常為300mm或350mm梧货，但也可能會更長佃贞。伊斯卡公司專用工具系統(tǒng)團隊成員Mike Gadzinski說，“通掣浯撸可以用長徑比來衡量隶俄。當?shù)毒邐A頭的長度超過其直徑的8倍，它就開始變得不同尋常椅豆〗吮模”

加工適用性

加長型刀具夾頭可以應用于大多數(shù)機床類型和大部分加工方式。Briney工具系統(tǒng)公司銷售工程師Justin London介紹說沽叠，“加長型刀具夾頭可以順利應用于任何直線切削加工叹盼，如鉆削、鉸削和攻絲菊榨。這些加工都是沿著刀具夾頭的中心線作單軸直線運動运杭，因此夫啊，大部分切削力是軸向力，其作用方向是傳入機床主軸辆憔∑裁校”

但在銑削和鏜削時，情況就變得比較復雜虱咧。BIG Kaiser精密工具公司銷售與設計副總裁Jack Burley說熊榛，“銑削和鏜削時，切削力的方向更多地從軸向變?yōu)閺较蛲樱鴱较蚯邢髁⑵仁怪鬏S撓曲變形来候，從而引起振動跷叉。因此逸雹，你唯一能做的就是通過降低切削速度和進給量，并采用較小的切削深度云挟，以減小撓曲力矩梆砸。”

一般而言园欣，大懸伸量銑削只適用于金屬去除率較低的輕載切削版药。雄克的Keith說，“重載切削——如大量切除工件材料的大切削用量銑削——非常困難幔膝，你必須十分小心茅铺，防止刀具過載∫志裕”不過毕模，用加長型刀具夾頭可以有效地實現(xiàn)擺線銑削。擺線銑削的走刀路徑可以改變切削力盈侣，使徑向力減小腌哎，軸向力增大，而這意味著用戶可以提高切削用量瘩穆∥埽”伊斯卡的Gadzinski說，“擺線銑削非常有效自驹，它利用‘徑向減薄’切削方式乘儒，以一種圓周刀軌高速切除少量工件材料。由于切除的材料量少肤叼，因此可以減小加長型刀具夾頭的撓曲量脖旱。”

剛性的挑戰(zhàn)

加長型刀具夾頭面臨的主要挑戰(zhàn)是剛性問題介蛉。Rego-Fix刀具公司產品工程師David McHenry指出萌庆，“刀具夾頭從機床主軸前端的伸出量越大溶褪，其剛度損失也越大。由于懸伸量的增加践险，刀具的加工能力會隨之下降猿妈，刀具無法承受較大的徑向切削力、較高的切削速度或較大的切削深度巍虫，而且一般來說彭则，你不得不降低進給率≌家＃”

刀具夾頭與機床主軸之間牢固的聯(lián)接可以提高系統(tǒng)剛性俯抖。與采用單一錐面接觸定位的刀具夾頭不同，雙面接觸刀具夾頭采用錐面和底面同時接觸定位瓦胎。BIG Kaiser的Burley說芬萍，“這種剛性的提高有助于支撐較長、較重的刀具敛意，并減少因刀具夾頭的重量和徑跳而造成的各種問題她忱。”

采用單件整體結構可以為加長型刀具夾頭提供盡可能高的剛性和精度胶勾。通常园秫，工具夾頭是用傳統(tǒng)的工具鋼（如4340鋼）制成。而作為一種替代材料爹窥，加長型刀具夾頭可以用重金屬（如鎢）制造峡稿。伊斯卡的Gadzinski說，“這種材料的密度更高膊许，能夠減小彎曲和振動土叠。但由于重金屬可能昂貴得多，因此人們只在確有必要時才會使用這種材料郊拄∝瘢”

消除振動

刀具夾頭材料的密度越大，其減振性能就越好楚陶。為了在不使用昂貴的重金屬夾頭的情況下钻寿，在長懸伸加工中獲得良好的減振效果，Rego-Fix公司在其新開發(fā)的Xtended Length加長型刀具夾頭（懸伸長度可達355mm）上組合使用了兩種不同類型的鋼制部件左刽，從而產生了一種能消除共振的“微摩擦阻尼（MFD）”效應捺信。這種MFD減振技術是該公司專門為其加長型刀具夾頭而開發(fā)的。

另一種刀具減振技術是山特維克可樂滿為其加長型鏜桿和銑刀開發(fā)的“靜音刀具”技術欠痴。該公司的機床一體化經(jīng)理Jim Grimes介紹說迄靠，“利用這項技術，設置在工具鋼材質的銑刀或鏜桿內部的阻尼裝置——懸浮在油中的鎢棒——能夠抵消因刀具懸伸較長而產生的任何振動喇辽。該技術使用戶用長懸伸刀具加工時仍能保持與使用短柄刀具時相同的切深量掌挚、進給量和切削速度雨席。你可能需要做出一些調整，但減振裝置可以幫助加長刀具獲得與較短刀具相同的切削性能吠式《咐澹”

模塊化結構

BIG Kaiser的Burley指出，“用工具鋼制成的整體式加長刀具夾頭可能比較笨重特占。對于長度超過300mm的刀具夾頭糙置，如果采用鋼制整體結構，就會變得相當沉重是目。例如谤饭，一個用高合金工具鋼制成的整體式CAT 50刀具夾頭的重量可能會超過30磅。雖然這似乎算不上特別重耗亮，但其產生的重量矩（計算方法：工具重量×從測量線到工具重心的距離）卻可能會造成問題诚悍。雖然許多機床都能承受這一重量，但其自動換刀機械手不一定能承受這樣大的重量矩凯挟∫菝”

作為一種可能的解決方案垒汉，BIG Kaiser公司提供了一種CKN Connection模塊化刀具夾頭辱滤，用戶可以用它組裝出自己所需要的長度。夾頭中間的連接組件用較輕的鋁合金制成盛闻，有助于減輕整個夾頭的重量沽贸。三個緊固螺釘?shù)倪B接方式提供了足夠的剛性和夾緊力。

其他一些夾頭制造商也提供各種模塊化加長型刀具夾頭悼晨，他們認為抑昨，這種結構完全可以提供足夠的剛性。伊斯卡的Gadzinski說蛙梆，“我們采用可互換的組件來組裝夾頭赚铅，這些組件可以縮短或延長夾頭組合體的總長度，而且不會使其損失太多剛性扶踊⌒古簦”

除了整體式加長型刀具夾頭以外，雄克公司還提供三種型式（液壓式秧耗、熱裝式和多邊形夾緊式）的加長桿备籽。Keith說，“如果用戶已有一個基本夾頭（雄克或其他品牌都行）分井，但其懸伸長度太短车猬，而他們又不想再投資購買一個加長型夾頭，他們就可以只購買一個加長桿尺锚≈槿颍”

特別是熱裝式刀具夾頭惜浅，已被證明能有效應用于大懸伸量切削加工。Gadzinski說伏嗜，“對于加長型刀具夾頭來說赡矢，熱裝式系統(tǒng)的同心度精度損失要小得多，而且有很高的夾緊強度阅仔。其他一些夾緊方式（如液壓式夾緊）也能提供良好的夾緊壓力辜纲，但對于需要體積較小的細長型夾頭的用戶來說，熱裝式系統(tǒng)是最佳選擇玷仗」笫剑”

夾頭的平衡

Gadzinski指出，雖然用戶可以購買經(jīng)過制造商預先平衡的刀具夾頭瞎角，但對組裝后的整個工具系統(tǒng)進行平衡才更有意義撵晨。“你必須對組裝完成后的刀具組合體進行平衡覆靖，因為刀具夾頭在沒有裝夾刀具之前可能是平衡的攒筛，但裝上刀具之后，其平衡狀態(tài)可能就會完全改變午禽≡П玻”

通常，工具系統(tǒng)的平衡測量與調整是在專用平衡機上進行绿锋。標準型平衡機可以對長夾頭（通潮篮担可到400mm）進行平衡。對于更長的夾頭澄港，則需要采用特殊的平衡機椒涯。

用戶必須選擇是進行單一平面平衡（靜態(tài)平衡）還是雙平面平衡（動態(tài)平衡）。Burley說回梧，“加長型刀具夾頭最好是進行動平衡废岂。與靜平衡只在單一平面上進行測量不同，動平衡是在兩個平面（通常是靠近夾頭V形凸緣的平面和最接近刀具末端的平面）上進行測量狱意，也就是說湖苞，你是在靠近主軸一側和靠近刀具一側同時測量平衡狀態(tài)∷柩模”

進行高速切削時袒啼，對刀具夾頭的平衡必不可少。Gadzinski說纬纪，“通常蚓再，高速切削的主軸轉速在8,000r/min以上，而我曾看到一些用加長刀具夾頭以10,000 r/min以上的轉速進行高速切削的實例。這些加工通常是用直徑小于6.35mm的刀具摘仅，以極小的切深量切削鋁制工件靶庙。”

不過谍益，對高速切削的定義也是見仁見智汁眶。一些刀具供應商并不贊成將加長型刀具夾頭用于高速切削。Rego-Fix的McHenry認為逐点，“當?shù)毒邞疑炝亢艽髸r亮翁，你確實不應該提高主軸轉速。如果刀具斷裂或出問題辞垦，它就會變成裝在主軸上的‘攪蛋器’并臊。”該公司平衡其加長型刀具夾頭的轉速上限為5,000 r/min怎棋。

山特維克可樂滿的Grimes也同意這一觀點帆疚。他指出，“用加長型刀具夾頭進行高速切削的情況并不多見象人。這種夾頭可以適用于常規(guī)切削參數(shù)养烙，但用于高速切削卻很困難。你必須將轉速控制在4,000－5,000 r/min的范圍以內蜀谤』趿牛”

越長越好？

與“刀具越短越好”的流行觀念相反鲤遥，增大刀具夾頭的長徑比實際上有可能減少振動沐寺，并導致銑削加工效率的提高林艘。

Burley說盖奈，“我總是告訴人們，在某些銑削加工中狐援，刀具夾頭長一點可能是一件好事钢坦。如果將夾頭長度增加50mm，你就有了改變切削參數(shù)的余地啥酱。實際上爹凹，你可以因此而提高加工效率，因為你已將加工系統(tǒng)的固有頻率調整到了刀具最佳切削參數(shù)范圍之內镶殷『探矗”

通常，需要通過耗時費力的反復試驗绘趋，才能確定最佳切削參數(shù)颤陶。一些企業(yè)（如Blue Swarf公司）可以提供振動測量系統(tǒng)，用于監(jiān)測一個特定的機床工具加工系統(tǒng)現(xiàn)有的共振頻率静冯，然后據(jù)此確定能使該機床與工具組合振動最小的切削速度和進給量肿功。Briney公司的London指出蛮究，“但是，加長夾頭并不能使加工系統(tǒng)自動實現(xiàn)效率最大化卸矾，它只是為你提供了優(yōu)化的切削速度和進給量家厂，還需要配合采取其他各種優(yōu)化加工的措施，才能獲得提高產量或效率的最大成果填庄⌒雒希”

大懸伸加工的刀具選擇

在為加長型刀具夾頭選擇刀具時，需要考慮一些因素题琅。伊斯卡的Gadzinski指出衔帚，“一般來說，如果你要使用加長型刀具夾頭（尤其在銑削加工中）医熊，就需要選用切削刃比較鋒利浴魏、能減小切削壓力的刀具。選用刀尖圓弧半徑較小的刀具是一種解決辦法蚯唱，這種刀具通常是為小切深銑削加工而設計的文宜。”

還有一些刀具本身就具有較大的切削范圍哗蜈。那么前标，用戶如何才能確定自己是應該使用加長型刀具夾頭配標準刀具，還是應該使用標準刀具夾頭配切削范圍較大的刀具呢距潘？Gadzinski解釋說炼列，“大多數(shù)為大長度切削（意味著實際切削范圍較大）而設計的刀具通常都只用于粗加工。用戶采用分步加工方式可能效果更好音比。為了快速切除盡可能多的工件材料俭尖，用戶可以先用切削范圍大的刀具進行粗加工，然后返回來用加長型刀具夾頭進行精加工洞翩』纾”

他補充說，“有人首先用長刀具進行粗加工骚亿，然后換用較短的刀具和較長的夾頭組合進行精加工已亥，這種情況很常見。但這也要取決于加工要求来屠。如果你只需要加工10個零件虑椎，只使用一種工具系統(tǒng)可能更省事。但是囚请，作為一種大批量生產的專用加工系統(tǒng)疚傲，分別采用兩種刀具加工可能是值得的。”

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