選擇具有最好同心度和最大剛度以及最小振擺的刀具夾持器時(shí)滔岳，對(duì)加工工序?qū)a(chǎn)生很大的好處：刀具壽命幾乎增加1倍 徊疆，節(jié)約刀具成本和減少?gòu)U品恤朝。好的同心度和平衡也意味著切削載荷是均衡地分布在切削刃上的幢戳，從而允許更高的切削速度和進(jìn)給率莫诲，這就意味著更高的生產(chǎn)率泰涡，更高的金屬去除率和更快的對(duì)機(jī)床投資的回收。

對(duì)大多數(shù)金屬加工的應(yīng)用而言撇涡，彈簧夾頭仍然是可靠的解決辦法像兆。然而彈簧夾頭的振擺、夾持力和平衡能力不都是良好的糜曲，那么對(duì)真正的高精加工有多種選擇河哑，包括收縮配合、液壓的和液壓機(jī)械的夾頭龟虎。對(duì)于你的應(yīng)用璃谨，選擇正確的型式，可能是改善加工工序的一條可行的路子遣总。

圖1  彈簧夾頭刀柄

圖2   彈簧夾頭刀柄尺寸圖

高精加工刀具夾持技術(shù)分類

1. 液壓機(jī)械夾頭

該系統(tǒng)用液壓去驅(qū)動(dòng)夾頭的機(jī)械 。一旦驅(qū)動(dòng)以后轨功，在夾頭中就不再有液體壓力了旭斥。液體壓力只是用來(lái)支持外套筒圍繞內(nèi)套筒轉(zhuǎn)，該內(nèi)套筒就是夾頭孔古涧，外套筒沿著夾頭內(nèi)2°錐面滑動(dòng)垂券，所以它滑過(guò)整個(gè)內(nèi)套筒，從而引起內(nèi)套筒去壓縮刀柄的圓周羡滑。這種夾頭具有很厚的壁菇爪，使得它可以用于粗銑加工，這對(duì)液壓夾頭而言柒昏，可能是一個(gè)剛度的挑戰(zhàn) 凳宙，因?yàn)橐簤簥A頭有相對(duì)薄的壁，它被液壓流體包圍住轻调，剛度相對(duì)低些尽诀。用戶插裝刀具是通過(guò)一只手或氣動(dòng)泵連接到夾頭上的兩個(gè)氣門上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

每個(gè)夾頭上有兩個(gè)相互為180°對(duì)置的氣門皮匪。使用者把在泵上的閥置于“夾緊”的位置上陆宝，插入刀具并開(kāi)始打氣。實(shí)際上可以用一只手把刀具裝在Z軸上涮观，同時(shí)用另一只手打氣坑状。該系統(tǒng)在45kN的壓力時(shí)動(dòng)作。達(dá)到這個(gè)壓力時(shí)梳让，使用者可以停止打氣却坦，把閥放回到中間“0 ”位上并對(duì)夾頭卸荷，這時(shí)在刀柄上有42MPa的夾持壓力喻名。該系統(tǒng)具有可與液壓及收縮配合的刀具夾持器相比的同心度和夾持力粪世。在距端面約3倍于孔徑處的TIR小于0.0025mm 馆义。而且?jiàn)A緊力是均勻地分布在整個(gè)刀柄的周圍。該系統(tǒng)屬于低維護(hù)系統(tǒng)胁塞。夾頭沒(méi)有磨損件咏尝，唯一要求是保持孔的清潔。唯一可能要求維護(hù)的是在氣泵操作手把上的噴嘴⌒グ眨現(xiàn)在正在用復(fù)合材料來(lái)制造噴嘴编检，以便當(dāng)使用者擰得過(guò)緊時(shí)，不至于損壞夾頭上的氣門扰才。更換操作手把上的噴嘴要比重做一個(gè)夾頭要便宜和容易得多 允懂。

2. 液壓刀具夾持器

液壓刀具夾持器能保證剛度和自然平衡，而且它直接沿著自己的中心線夾持刀柄衩匣。就它們的本性而言蕾总，液壓夾頭將夾持刀具的整個(gè)直徑和長(zhǎng)度，而且形成一根在具體刀具上它所能找到的軸線琅捏。液壓夾持器依靠夾持器金屬壁在液體壓力下均勻地壓縮生百。它們以相對(duì)薄的收縮內(nèi)套筒去夾緊刀具為特點(diǎn) 。為了使夾持器夾緊柄延，操作者插入刀具并用Allen板手轉(zhuǎn)動(dòng)操縱螺桿蚀浆。轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿使活塞移動(dòng)，迫使液壓流體進(jìn)入夾持器本身和內(nèi)部套筒之間的空隙中搜吧，由于轉(zhuǎn)動(dòng)的螺桿所產(chǎn)生的液體壓力是預(yù)先設(shè)定的箍伏。可以達(dá)到的夾緊壓力為21MPa或更大乒踢。
液壓刀具夾持器可以減少任何轉(zhuǎn)速上的振動(dòng)揪馅，因?yàn)閵A持器的油腔提供天然的阻尼。預(yù)先設(shè)定刀具也很簡(jiǎn)單捡霹。下調(diào)刀具并調(diào)整調(diào)節(jié)螺桿向上或向下 卷撞，直至它達(dá)到適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。然后轉(zhuǎn)動(dòng)操縱螺桿以?shī)A緊刀具饵忙。相對(duì)薄的內(nèi)套筒可以使液壓刀具夾持器保證360°夾緊刀柄盐文。但是，這樣的套筒可能也限制夾持器在輕銑和鉆削工序上的應(yīng)用岖疲。鉆削時(shí)咏摔，液壓的或收縮配合的夾持器都能滿足使用。如果是銑削极阴，那最好用收縮配合的夾持器昙百，因?yàn)樗哂休^高的動(dòng)態(tài)剛度。在鉆削的情況下碟狞，橫向載荷低啄枕，要傳遞的是軸向推力和扭矩婚陪，而液壓夾持器做這個(gè)是完全勝任的。在銑削中频祝，你必定遇到彎曲的邊緣載荷泌参，液壓夾持器在其油腔內(nèi)具有很大的柔性和某些順從性。內(nèi)部套筒也可能被采用帶有諸如Weldon刀柄的刀具所損壞常空。夾緊系統(tǒng)的靈敏度和記憶性要求使用圓柱形的切削刀具沽一。由非圓柱形刀柄所引起的彈性套筒的不適當(dāng)或不均勻的變形可能使它在夾頭連續(xù)使用之后很難再裝載切削刀具 。

雄克公司設(shè)計(jì)了一種名為TRIBOS的刀具夾持器如圖4所示漓糙，具有兩種基本形式铣缠，圖4a為一刀具加長(zhǎng)桿 ，用它夾持刀具可以起到延長(zhǎng)刀具的作用昆禽，但必須與一刀具夾頭聯(lián)合使用蝗蛙；圖4b則為一完整的刀具夾頭，它既可夾持刀具又可直接與機(jī)床主軸聯(lián)接醉鳖。TRIBOS刀具夾持器的特點(diǎn)在于捡硅，其夾持部位的外徑可以最大限度地減小到所希望的尺寸。例如夾持直徑為6mm的TRIBOS刀具夾持器臭膊，其夾持部外徑僅為10mm盆扳，在特殊情況下可以做得更小膊编。

圖3

圖4 TRIBOS刀具夾持器

 TRIBOS刀具夾持器的工作原理如圖5所示栏赋。其夾持孔具有特殊的幾何形狀 (圖5a)，在原始形狀下尸钢，刀具是無(wú)法插入夾持孔內(nèi)的 仙衩。為了將刀具裝入夾持孔。必須使用一特制加載器給夾持段從外部施加壓力熔厌，使夾持孔變形成為圓形(圖5b )篇挡，于是刀具柄部可以順利地插入夾持孔內(nèi)(圖5c)。當(dāng)撤去外部載荷后誉煎，夾持孔試圖恢復(fù)其彈性變形报葬，但受到已位于其中的刀具阻礙，于是刀具被強(qiáng)大的彈性回復(fù)力所夾緊 (圖5d)痛贬。根據(jù)同樣的原理挺久，可將被夾緊的刀具重新取出。使用這種方法安裝和拆卸刀具都很便利驻债，整個(gè)操作過(guò)程可以在短短的幾十秒鐘內(nèi)完成乳规。由于TRIBOS的夾緊運(yùn)動(dòng)具有軸對(duì)稱的特點(diǎn)，所以具有極高的夾持回轉(zhuǎn)精度 (≤3m)合呐。這種刀具夾持器同樣也非常適用于高速加工 暮的。

圖5  TRIBOS刀具夾持器工作原理

3. 收縮配合的刀具夾持

收縮配合的刀具夾持是近年已經(jīng)談?wù)摰煤芏嗟募夹g(shù)笙以，而且具有很好的理由：該系統(tǒng)比起其他任何技術(shù)更接近于提供集成刀柄的刀具。這就導(dǎo)致很低的振擺和很高的夾緊力冻辩，一個(gè)既可以改善加工精度和工件表面質(zhì)量猖腕，同時(shí)還有助于延長(zhǎng)刀具壽命的組合系統(tǒng)采用與裝配過(guò)程用的過(guò)盈配合相同的原理。夾持器采用電感應(yīng)加熱微猖，或其他方法加熱谈息。當(dāng)它達(dá)到315~425℃時(shí)，有意做小的夾持器內(nèi)徑擴(kuò)大凛剥，足以允許刀具插入侠仇。當(dāng)夾持器冷卻時(shí)，它便以很大的力同心地夾緊刀具 犁珠。

圖6的熱收縮刀柄裝夾系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是德國(guó)OT-TOBILZ 公司在近幾年中研制與開(kāi)發(fā)逻炊，它保存了熱收縮夾頭刀具系統(tǒng)振擺精度高、夾緊力大雇牍、適應(yīng)高速切削的優(yōu)點(diǎn)嗅呻。改善了以往熱收縮刀柄裝夾系統(tǒng)存在的安裝與操作費(fèi)力，在加熱過(guò)程中易引起刀柄出現(xiàn)熱疲勞和熱變形等缺點(diǎn)乌心。

圖6  熱收縮刀柄裝夾系統(tǒng)剖視圖

由圖6可知导劝，裝夾系統(tǒng)在前后端都配有特殊的冷卻套，在刀具安裝過(guò)程中可以有效地促使環(huán)形襯套迅速收縮匹羹。夾頭可用硬質(zhì)合金或高速鋼或40Cr等材料制作齐皂，使之與高速銑刀材料的熱膨脹系數(shù)相近。在高速銑刀安裝時(shí)糕但，利用局部加熱方式仅汰，使整個(gè)刀具系統(tǒng)受加熱過(guò)程的影響較少，熱變形小唠魏。局部加熱方式可實(shí)現(xiàn)操作時(shí)間短蝉站，使加熱操作更為安全。此外例吹，刀具安裝時(shí)的加熱溫度為中溫加熱捧颅，遠(yuǎn)低于引起刀柄材質(zhì)內(nèi)部組織變化的溫度，使熱收縮夾頭刀柄裝夾系統(tǒng)的熱變形小较雕。由于采用過(guò)盈式裝夾碉哑，這種裝夾方式可保證夾頭重復(fù)使用中具有高的裝夾精度，并保證刀具長(zhǎng)度在熱裝后可進(jìn)行調(diào)整郎笆。圖6的熱收縮夾頭刀柄裝夾系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速范圍為15000～50000r/min谭梗。

熱收縮刀柄裝夾系統(tǒng)在高速切削過(guò)程中要求夾頭和刀具至始至終都要保持過(guò)盈合。銑刀和刀柄接觸壓力的大小和變化決定過(guò)盈配合狀態(tài)的好壞。圖7是刀柄孔徑接觸壓力的變化曲線分布圖激捏，過(guò)盈量在2～10μm范圍時(shí)设塔，過(guò)盈量越大接觸壓力越大，夾緊力則越大远舅。最大接觸壓力和突變都發(fā)生在銑刀的頭部或刀柄的內(nèi)孔里端闰蛔，這主要是受集中載荷力作用的結(jié)果。

圖7  刀柄孔徑接觸壓力的變化曲線

圖8是孔徑的徑向位移量變化曲線圖图柏，載荷范圍是50～300N序六。由圖中可知當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，熱收縮刀柄的內(nèi)孔孔徑會(huì)向外發(fā)生膨脹蚤吹，即徑向位移拒吧。內(nèi)孔孔徑的膨脹量隨負(fù)載增加而增加，徑向位移量也隨之增大泡募，夾緊力則隨著徑向位移量的增大而減小描蹦。徑向位移量的大小則隨著安裝時(shí)過(guò)盈量的大小而變化，過(guò)盈量越大票虎，徑向位移量則減少仆阶。在切削過(guò)程中隨著外載的增加，過(guò)盈量處在6～8μm之間時(shí)摔色，內(nèi)孔孔徑的徑向位移量的變化速率較慢驯祖。

圖8  孔徑的徑向位移變化曲線

結(jié) 語(yǔ)

高速切削加工工藝為現(xiàn)代模具制造提供了高效加工手段。但要充分發(fā)揮現(xiàn)代高速切削機(jī)床的加工能力数辱，尚需充分重視機(jī)床附件的正確選擇與應(yīng)用彪御。在此，刀具夾緊系統(tǒng)——連接刀具和機(jī)床主軸的關(guān)鍵環(huán)節(jié)即是一個(gè)不可忽視的重要因素洁馒。

（ 夾具俠）

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開(kāi)資料來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)贾悬，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享儡皮，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)柱锹，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布丰包、編輯整理上傳禁熏，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)邑彪。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻瞧毙、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問(wèn)題寄症，請(qǐng)第一時(shí)間告知宙彪，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn释漆。