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高速刀具与机床的衔接

发布时间:2020-07-17 16:16:42来源:

高速刀具与机床的衔接

刀柄是高速切削加工的一个关因部件。高速切削用的刀具,因为刀具旋转速度很高,无

论从确保加工精度方面思考,还是从操作安全方面思考,都对它的装夹技能有很高的需求。

传统的刀柄与机床主轴的衔接办法是选用7:24银柄实心刀柄(BT、Iso),这种办法因为

仅仅靠大锥度联系,刀具与主轴的衔接刚性相对较低,当主轴转速超过10000r/miH时,由

于离心力的效果,主轴7:24大端会发作扩大(图8—9),使刀具轴向定位精度和衔接刚性下

降,振荡加剧,乃至发作刀柄与主袖咬合的表象。主袖的胀大还会导致刀柄及夹紧组织质心

的偏离,然后影响主袖的动平衡。要确保这种衔接在高速下仍有牢靠的触摸定位,需求一个

很大的过盈量来抵消主轴轴端的胀大,这样大的过盈量需拉杆发作根大的预紧拉力,而拉杆

发作这样大的拉力通常很难,对换刀也十分晦气,还会使主轴胀大,对主轴前轴承有不良影

响。剖析标明,刀尖25%一50%的变形来源于7:24银度衔接,只要40%摆布的变形源于

主轴和轴承。因而,传统刀具的刀柄与主轴锥孔的合作办法和合作精度,已经不能满意高速

切削时的刚度和精度需求,因而开发新式的高速东西体系已成为改善高速切削体系的重要组

成有些。

要使刀—轴衔接具有杰出的高速功能,最佳路径是将本来仅靠锥面衔接定位,改为锥面

与端面一起触摸定位。后者虽然是一种过定位计划,但因其能补偿仅靠镊面定位计划的许多

缺乏,如今已经成为高速刀具与主铀衔接的首要布局方法,目前最有代表性的是德国的

HSK刀柄和美国的KM刀柄。

HsK刀柄为德国亚深工业大学开发的一种新式的高速锥型刀柄,与常用的盯刀柄不

同,它选用锥面与端面两层定位的办法(图8—lo),经过斜楔布局推开开口套笛,使空心柄

部发作弹性变形来完成径向定位,再用高着儿度凸缘面来确保轴向定位和刚性,并从央持原理

上消除了离心力的副效果。HsK的铀向、径向刀具替换重复定位精度均达到lPm,H3K短

锥柄部长度短(约为规范BT锥柄长度的1/2)、重量轻.因而换刀时间短,有利于高速

ATc及机床小型化。在整个速度范围内,HsK锥柄比BT链柄具有更大的动、静径向刚度

和杰出的切削功能。一起该刀柄的增力效果显著,可达牵引力的3倍,合适于20000一

46000 r/血M的超高速主勒,被誉为是“21世纪的刀柄”。

KM刀柄是1987年美国K。nnam碘a1公司与德国w汕a公司联合研发的l,lo短锥空心刀柄(图8—11),其长度仅为规范7:24锥柄长度的1/3。因为合作锥度比较短,且刀柄规划成中空布局,在拉杆抽向拉力的效果下,短锥可径向缩短,所以有效地处理了端面与锥面向时定位而发作的干与疑问。与HsK的首要区别是夹紧组织不一样,它由锁闭杆波动轮和钢球组成,夹紧时用锁闭杆牵引,靠其斜面沿半径向外推钢球,使之与刀柄的歪斜孔相触摸,

能用铰小的牵引力取得较大的夹紧力锥柄。

HsK和1(M刀具体系的接助刚性好,夹紧牢靠,传递扭矩大,重复定位精度高(可达

o.o01一o.o025mm),具有适应高速旋转和换刀时间短以及固定与旋转刀具通用等长处,为刀具进步切削功率和加工质量,减少磨损及破损创造了条件。因而,此类刀柄特别合适高速切削加工。德国已将HSK刀柄正式归入DIN69893标ZB,并取得Iso/TC29专业委员会的认可。HsK与KM作为机床刀具接口或作为刀具体系模块的衔接办法,是机械加工向高速切削范畴开展不行短少的一套配置体系。表8—7列出了HsK和KM刀柄的布局特色,三种刀柄的布局比较见团8—12。

此外,为处理刀具与机床主轴衔接中存在的诸如衔接刚度、精度、动乎衡布局复杂性和互换性等疑问,还有以下一些处理办法。

①对现有的标推7:24锥孔衔接的布局进行改善

善规范7;24衔接的静态功能。

②严厉规定公差合作,增大轴向拉力。

③在不改动规范7:24锥孔衔接布局的前提下,完成锥孔和端面一起触摸定位。

④增大合作预过盈量,一起采纳办法避免主铀胀大,改善标难锥柄的高速功能。

日立掐工公司的H.F.C(H1tachi Facin8St。p)“日立”端面限位刀柄,主轴轴端选用碳素

纤维周向环绕的布局,抑制了高速旋转时主袖锥7L的扩大量,进步了对高速旋转的适应

能力。

⑤撤销键衔接,选用摩擦力或三枝圆传递转矩的布局,消除了键及破格导致的动平衡

疑问,如德国HsK—Et HsK—F刀柄,选用摩擦力传递转矩;瑞典sandvik公司的cAPTo

刀杆体系选用三棱囚传递转矩。

⑥选用缩短合作的原理,完成刀具与刀柄的牢靠衔接,如用三棱变形衔接、热装衔接

以及液压夹紧衔接等。这些布局办法传递转短大、刚度高、布局对称性好、精度高,并且有

利于刀具的动平衡。

⑦在刀柄上设备主动动平衡设备,满意高速加工对刀具提出在线动平衡的严苛需求。

⑧在刀柄内设备减振设备,避免刀柄的振荡。如股份有限公司日研工作所的“梦境刀柄”,

经过在刀柄内装减振设备,可使硕质合金铣刀的寿数进步3倍以上,高速钢铣刀的寿数进步

1.5倍以上,涂层刀具的寿数进步5倍以上。

 

 

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