高精加工的刀柄技術(shù)
圖1 海德勒·洛克公司生產(chǎn)的油壓夾頭 |
圖2 加工連桿孔組合刀具 |
若想保證在高精切削加工中獲得滿意的加工精度孟害，就應(yīng)選擇相應(yīng)的刀柄技術(shù)及其工具系統(tǒng)腕让。這一點(diǎn)往往未能引起人們的重視，可是實(shí)際上作為連接機(jī)床主軸和切削刀具發(fā)揮重要作用的刀柄悦昵，對(duì)所制造的零件是否達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求或變成廢次品肴茄、對(duì)使用的切削刀具是否會(huì)快速磨損及是否能長時(shí)間使用、對(duì)切削加工效率是否可達(dá)到所期待的高效率但指、能否延長機(jī)床的有效加工時(shí)間等起著重要作用寡痰。影響上述效果的主要是刀柄的精度及可靠性。
美國布萊尼工具系統(tǒng)公司的喬治·泰勒認(rèn)為棋凳，如果選擇具有最高精度氓癌、最高剛性及最小徑向跳動(dòng)的刀柄，則對(duì)切削加工十分有利：切削刀具的使用壽命可提高2倍蛹拜，刀具成本大幅度下降她蛉，廢次品率明顯減少，刀具的徑向跳動(dòng)精度高和良好的動(dòng)平衡性可使切屑載荷均勻地分布在刀尖上慰颊，從而可大幅度提高切削速度和進(jìn)給量赚兰，可收到生產(chǎn)效率和金屬切除率高、縮短機(jī)床費(fèi)用的償還期的顯著效果辱折。
美國油壓夾頭制造商海德勒·洛克公司生產(chǎn)的油壓夾頭具有良好的動(dòng)平衡性郎石，良好的同心度及210kg/cm2的夾緊力等優(yōu)點(diǎn)，用戶只要旋轉(zhuǎn)螺釘财调，活塞即開始工作加壓认吕，壓力油壓縮內(nèi)置薄壁套筒而將刀柄夾緊。
該公司的生產(chǎn)部長羅伯特·勞布認(rèn)為兔触，彈簧夾頭對(duì)幾乎所有的金屬切削加工都能滿足要求沼昵，多數(shù)制造廠家在生產(chǎn)精度極高的彈簧夾頭，其產(chǎn)品質(zhì)量正在不斷提高审炬，實(shí)際上极金，該公司生產(chǎn)中所使用的夾具90%是自制的彈簧夾頭，其余10%是自制的油壓夾頭潮峦。
美國林德克斯公司總務(wù)主管副總經(jīng)理弗蘭克·富萬透露囱皿，該公司生產(chǎn)的夾具幾乎都是油壓夾頭，用于f4mm 切削刀具的彈簧夾頭的徑向跳動(dòng)精度可達(dá)0.005mm忱嘹；此外嘱腥，這種彈簧夾頭在不附加密封件耕渴、墊片、特殊螺母或其它硬件的情況下齿兔，可使用壓力為6.9Mpa 的內(nèi)冷卻液萨螺；還能提供不超出彈簧夾頭徑向跳動(dòng)、夾緊力和動(dòng)平衡等綜合標(biāo)準(zhǔn)用途范圍愧驱，包括熱壓配合(熱裝)慰技、油壓或液壓夾頭最適宜高精加工的任選附件。該公司提供的熱壓夾具(見圖2)组砚，其內(nèi)徑尺寸特意取負(fù)公差吻商，其目的是靠熱脹冷縮夾緊刀柄。
精密刀柄應(yīng)具有徑向跳動(dòng)小糟红、夾緊力大且穩(wěn)定可靠址檀、動(dòng)平衡性及剛性好等優(yōu)點(diǎn)。下面對(duì)各種刀柄的選擇要點(diǎn)加以介紹匣夭。
徑向跳動(dòng)
美國科曼德工具系統(tǒng)公司的技術(shù)主管董事威利姆·基弗認(rèn)為绍堪，在考慮刀柄的選擇標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，同心度或徑向跳動(dòng)應(yīng)優(yōu)先考慮坝总。在進(jìn)行高精度或高速切削加工時(shí)璃疫，要求的基本條件是切削力應(yīng)保持不變，而徑向跳動(dòng)或偏心會(huì)使切削力產(chǎn)生變化兆距，這對(duì)切削加工精度極其不利窖韧。保證同心度的目的是使刀具和主軸正確地繞同一軸線旋轉(zhuǎn)，它與主軸的形式無關(guān)乏尿。
泰勒認(rèn)為姐蝠，與同心度有關(guān)的其它要素是刀具柄部和刀柄夾持面之間的相對(duì)同心度，確庇厣茫孔徑和錐面的相對(duì)同心度重復(fù)精度達(dá)到0.005mm是金屬切削加工所需要的必要條件幕柬，用戶要求的同心度重復(fù)精度應(yīng)在0.005mm左右。
林德克斯公司的富萬認(rèn)為症丁，在實(shí)際應(yīng)用中用什么方法獲得哪個(gè)部位的徑向跳動(dòng)十分重要拆内。許多形式的刀柄技術(shù)條件強(qiáng)調(diào)，刀尖部位的徑向跳動(dòng)應(yīng)該很小裆悄，但要保證刀尖部位徑向跳動(dòng)達(dá)到所要求的精度是很難的矛纹。用本公司的“RO”刀柄和FDC彈簧夾頭系統(tǒng)相組合，在45秒鐘內(nèi)能將刀具的刀尖徑向跳動(dòng)調(diào)整到接近于零光稼。
夾緊力
在高精加工中，刀柄應(yīng)具有足夠的夾緊力孩等，其夾緊力應(yīng)從數(shù)千磅至液壓式夾具的6000磅范圍內(nèi)艾君。特克納克工具系統(tǒng)公司的項(xiàng)目經(jīng)理塔克·約西莫特認(rèn)為采够，在一般的加工條件下刀具的夾緊力是足夠的，但在加工中產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)冰垄，應(yīng)使用熱裝(熱壓配合)刀柄或液壓式刀柄裝夾刀具蹬癌，因?yàn)闊嵫b刀柄與其它形式的刀柄相比，能較好地保持刀具的位置精度虹茶。
T·M·史密斯國際工具公司曾使用幾種大型扭矩扳手對(duì)油壓夾頭逝薪，熱裝刀柄的夾緊力進(jìn)行了測試，熱裝刀柄的夾緊力最大蝴罪。
動(dòng)平衡性
在高精加工中刷航，刀柄應(yīng)具有優(yōu)良的動(dòng)平衡性，尤其對(duì)高速切削更為重要驱糜。為高精高速切削加工所設(shè)計(jì)的刀柄启尚，則必須制訂出高水平的動(dòng)平衡指標(biāo)。但無論哪一種工具系統(tǒng)的動(dòng)平衡都不是絕對(duì)平衡的喧弦。刀柄或整體刀具的不均衡是很難消除的纤秃，首先是消除不平衡的大部分，之后把裝在主軸上的刀具修正到滿足要求的狀態(tài)吕迁。另一方面蝎杯，我們用試驗(yàn)的方法開始觀察，在不同切削速度條件下肿圾，由不平衡而產(chǎn)生的一種力的情況痛的，并判斷該力對(duì)切削加工的最大影響∥ズǎ可以肯定梆栏，刀具越長，不平衡的問題就越嚴(yán)重受啥。
剛性
刀柄必須具有足夠的剛性做个。泰勒認(rèn)為，許多廠家使用高的主軸轉(zhuǎn)速滚局。為適應(yīng)加工材料的變化居暖，可選用的切削速度范圍很寬，切削刀具的剛性對(duì)加工質(zhì)量及加工性能有很大影響藤肢。因此要把刀柄設(shè)計(jì)成刀具能繞其軸線旋轉(zhuǎn)而且刀柄和刀具組合后太闺，在切削載荷的作用下，不會(huì)產(chǎn)生彎曲嘁圈∈÷睿科曼德工具公司的基弗將其概括為“在空間允許的范圍內(nèi)，必須盡量把刀柄設(shè)計(jì)成短且剛性好的接柄最住〕模”
工具系統(tǒng)的選擇
油壓夾頭能夠提供足夠的剛性和動(dòng)平衡怠惶，并能使刀具柄部與夾頭的軸心成一直線。油壓夾頭的特點(diǎn)是轧粟，其內(nèi)有較薄的套策治，此套在油壓作用傳遞壓力并能實(shí)現(xiàn)刀柄360°范圍的夾緊〈』裕科曼德工具公司的基弗則認(rèn)為肄埠，帶薄壁內(nèi)套的油壓夾頭用于輕切削的銑削加工和鉆削加工有它的局限性，鉆削加工宜采用油壓或熱裝刀柄知狂，銑削加工宜采用熱裝刀柄搓胯。用在鉆削加工中，鉆頭承受的是軸向壓力和扭矩痛主，不會(huì)使內(nèi)套承受彎曲力群骂，而銑削加工中，內(nèi)套承受側(cè)壓而產(chǎn)生彎曲蚂芹。
林德克斯公司的富萬指出谱聂，帶薄壁內(nèi)套的油壓夾頭用于夾持焊接刀具有時(shí)會(huì)發(fā)生破損的情況，油壓夾具只能夾持圓柄刀具榨厚，不適合夾持非圓柄刀具桐装。如果用油壓夾頭來夾持非圓柄刀具，將會(huì)使內(nèi)套產(chǎn)生不均勻變形蒂禽，使用時(shí)間過長害切，就難以牢固地夾緊刀具。
特克納克工具系統(tǒng)公司的項(xiàng)目經(jīng)理塔克·約西莫特指出逢勾，油壓夾頭需要定期清洗維護(hù)牡整，必須解決用戶不熱悉清洗維護(hù)技術(shù)而產(chǎn)生的問題，與其它裝置比較溺拱，油壓裝置的維護(hù)保養(yǎng)需要較高的技術(shù)逃贝，裝置的螺釘不能松動(dòng)，密封系統(tǒng)必須定期檢查維護(hù)迫摔。
熱壓配合技術(shù)
熱壓配合工具系統(tǒng)技術(shù)是近年來的熱門話題沐扳。其主要原因是熱壓配合技術(shù)能夠提供近乎完美的刀柄，即刀柄的徑向跳動(dòng)很小句占、夾緊力大沪摄。使用這種刀柄可獲得加工精度高、表面粗糙度優(yōu)良及刀具使用壽命長的效果纱烘。
該工具系統(tǒng)的裝夾原理是用感應(yīng)加熱等方法將其刀柄加熱杨拐，當(dāng)溫度達(dá)到315℃～425℃時(shí)，使負(fù)公差的刀柄內(nèi)徑充分?jǐn)U大到刀具柄部能插入的程度凹炸，此時(shí)將刀具柄部插入內(nèi)孔戏阅，然后冷卻刀柄肚乓，靠刀柄冷卻收縮以很大的夾緊力同心地夾緊刀具运诺。
據(jù)T·M·史密斯國際工具公司系統(tǒng)經(jīng)理杰里·諾頓介紹做法，幾年前，該公司就決定在油壓式工具系統(tǒng)和熱裝式工具系統(tǒng)中選擇一種進(jìn)行生產(chǎn)幢垮，經(jīng)考慮反饲，決定選用熱裝式工具系統(tǒng)。有人持不同觀點(diǎn)邓刻，認(rèn)為要加熱刀柄堵闪，不僅在加熱設(shè)備方面需花費(fèi)很多投資，而且還存在安全和其它問題锦是。在實(shí)施過程中涤玷，把刀柄加熱到500°F，600°F甚至到800°F曾發(fā)生過嚴(yán)重的燙傷事故漓琢；此外還存在如何測控溫度的技術(shù)問題称几。為此在防罩、溫控傳感器方面有待進(jìn)一步改進(jìn)稿施。
熱裝式工具系統(tǒng)的精度要比其它工具系統(tǒng)的精度高疫稿，所以最適合于裝夾高質(zhì)量的硬質(zhì)合金刀具，而不適合裝夾高速鋼刀具以及精度和性能分散度大的刀具鹃两。此外遗座，使用熱裝式工具系統(tǒng)，其刀具的預(yù)調(diào)(對(duì)刀)也是一個(gè)需要解決的問題俊扳，熱壓配合裝置的生產(chǎn)廠商已找到了對(duì)此問題的解決方法(見附表)途蒋。
表 高精加工用各種刀柄夾緊技術(shù)的比較
| 刀柄形式 |
基本特性 |
特點(diǎn) |
注意事項(xiàng)
|
| 彈簧夾頭 |
360°夾緊，高速切削時(shí)刀具易松動(dòng)馋记；新型彈簧夾頭抗離心力強(qiáng)号坡。容易被弄臟。刀尖的徑向跳動(dòng)決定于彈簧夾頭及其夾具徑向跳動(dòng)和精度抗果。 |
使用柔性好筋帖；徑向跳動(dòng)在0.01～0.02mm |
交換刀具時(shí)需要清理
|
| 油壓式刀柄 |
360°柔性夾持；內(nèi)套夾緊刀具柄部的重復(fù)徑向跳動(dòng)精度高冤馏；最適合于孔加工及精銑日麸；由于撓曲問題而不適合彈力切削加工。 |
容易快速獲得理想的徑向跳動(dòng)精度 |
成本高逮光，動(dòng)密封處易濺漏代箭；維護(hù)不良易發(fā)生刀具移位；刀具未完全進(jìn)入夾緊腔口時(shí)蔬澜，內(nèi)套將會(huì)破損人薯，抗大幅度溫度變化能力差芜既。
|
| 熱壓配合刀柄 |
夾緊力大，支承優(yōu)吸辑；對(duì)主軸速度無影響庵锰；要長時(shí)間保持徑向跳動(dòng)精度，必須夾緊刀具柄部的全長串飘；抗污能力強(qiáng) |
非常接近于整體刀具陪孩；徑向跳動(dòng)精度范圍：0.002～0.005mm |
材料必須是對(duì)高熱周期不敏感的材料；加熱裝置需預(yù)先投資钳砰；減振能力弱
|
| 液壓式刀柄 |
徑向跳動(dòng)精度和夾緊能力與熱壓配合式刀柄匹敵盅妹，適合強(qiáng)力銑削及高速切削 |
夾緊力非常大；徑向跳動(dòng)精度范圍：0.002～0.006mm |
所用泵需預(yù)先投資
|
圖3 Sandvik公司生產(chǎn)的刀柄及夾頭結(jié)構(gòu) |
作為精密切削加工的另一種選擇是選用Sandvik Coromant公司開發(fā)的液壓式刀柄许话。這種刀柄夾緊結(jié)構(gòu)見圖3羔俭。據(jù)該公司介紹，有經(jīng)驗(yàn)的有戶僅用20秒種就能完成夾頭的更換稍途。這種刀柄內(nèi)裝有兩層套筒阁吝，外套與刀柄內(nèi)孔有2°的錐度，當(dāng)液壓推外套就使內(nèi)套向刀具柄部周圍收縮而將刀具夾緊晰房。刀柄壁很厚求摇，可獲得此油壓式刀柄更高的剛性，可用于粗加工殊者。用戶將原的閥門設(shè)定在“夾緊”与境，插入刀具后泵就起動(dòng)。系統(tǒng)的操作壓力為45KN猖吴，此時(shí)讓泵停止工作摔刁，閥門回到中間位置，刀柄就卸載海蔽。在這樣的工作狀態(tài)下共屈，夾緊刀具柄部的夾緊力可達(dá)413.7Mpa。這種工具系統(tǒng)可提供能與油壓式及熱壓配合式相匹敵的同心度和夾緊力党窜，從表面到孔徑3倍深處的徑向跳動(dòng)在 0.0025mm以下拗引，夾緊力能均勻地作用在刀具柄部的全長和整個(gè)圓周上。本工具系統(tǒng)維護(hù)方便茧淮，刀柄設(shè)有易損件椿烂，只有刀柄內(nèi)孔必須及時(shí)清理，唯一需要維護(hù)保養(yǎng)的是泵着阿、手輪的噴咀伍配。
該工具系統(tǒng)預(yù)先投資大，所以并不是所有用戶都適于使用。一般來講較適于大型客戶使用跨峡，小型客戶使用該系統(tǒng)不夠經(jīng)濟(jì)泳信。但在刀具交換頻繁、精度要求高拦举、徑向跳動(dòng)要求小及要求刀具壽命長的場合筝仓，可以考慮采用該工具系統(tǒng)。
聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)淡厦，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享刑吕，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)巫庵，也不構(gòu)成任何其他建議旋乙。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳右冻，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)装蓬，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻纱扭、圖片牍帚、文字如涉及作品版權(quán)問題，請(qǐng)第一時(shí)間告知乳蛾，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容暗赶，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn肃叶。
