模具加工中,表面精度最为重要,选择一套合适的刀柄,对于实现高质量的表面切削加工影响甚大,需要对刀柄的特性和设备条件等进行综合考虑,这样才能实现最好的设计加工要求。
模具表面高精度型面加工中,刀柄的价值与成套加工中心的价值相比是微不足道的,但它却是连接机床主轴与刀具的重要桥梁,对于加工质量的好坏产生着重要的影响。
在现代大型高速加工设备被越来越多地应用到生产环节中的条件下,如何选择合适的刀柄以适应逐渐提高的机床主轴转速,加工出高精度的模具型面,技术人员必须综合考虑刀柄的各种特性,尤其是在高速运转条件下的夹紧力和径向跳动误差精度及其动平衡质量,这样有利于降低刀具本身存在的振动。此外,一般刀柄的径向跳动误差精度要小于3μm,出于对机床主轴跳动误差的考虑,采用重量低的主轴、刀柄和刀具相结合的方式有利于获得更好地切削加工效果。
一般来说,客户对刀柄的切削效果会提出明确的要求,因为不同的系统具有不同的技术特性和优点,根据客户的特殊应用目的,可以找到非常完美的刀具夹紧系统。目前,市场上主要有4种刀柄:液压刀柄、应力锁紧式刀柄、通用刀柄、热缩刀柄。
液压刀柄
液压刀柄是一种应用很广泛的刀柄,有些客户由于加工要求特殊而采用特殊的刀具夹紧解决方案,但大部分应用领域是可以选用这种刀柄的(图1)。
图1 雄克液压刀柄
此种刀柄的夹持方式有别于传统刀柄系统。拧紧只需用一个加压螺栓,当螺栓拧紧时便会推动活塞的密封块在刀柄内产生一个液压油压力,该压力均匀地从圆周方向传递给钢制膨胀套,膨胀壁再将刀具夹紧。
采用这一刀具夹紧系统,可使系统径向跳动误差精度和重复定位精度控制在3μm以下。由于刀柄内存在有高压油液压力,当刀具被夹紧时,内藏的油腔结构及高压油的存在大大地增加了结构阻尼,可有效防止刀具和机床主轴的振动。实际应用表明,使用这种夹紧系统不仅可以提高加工精度和质量,而且还能使刀具在切削加工中的使用寿命得到成倍提高。
此外,这类刀柄不但具有免维护功能和抗污能力,而且易于使用和安全地夹紧刀具。因为,在紧固刀具时,夹紧压力可以将刀柄上的任何油或杂质导引到膨胀套筒中(加工)的小沟槽中。这样就可以清理装夹用表面区域,并让其保持干燥,消除打滑现象,保证主轴的扭矩可以很好地传递给刀具。
应力锁紧式夹头
应力锁紧式夹头采用多面刀具夹紧方式(图2),这是一种结构极其简单,但设计功能相当高的夹紧装置。刀具装夹孔具有经精确计算而设计的轴对称特殊多边形,借助于一个特制的加载装置对其施加压力,迫使夹持孔在弹性变形的范围内变成圆形,从而顺利地将刀具装入孔内,卸载后刀具即被巨大的变形恢复力牢固地夹紧。
图2 雄克的TRIBOS多面刀具夹紧系统
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