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摘 要 :本文详细阐述了数控机床的相关刀柄知识,并结合动车组铝合金车体的加工,详细介绍了车体加工中各种刀具刀柄选型、参数、装配及使用方法等详细信息。
关键词 :数控机床;刀具;加工;车体
引言
为了提高铝合金车体的加工效率,及有效的控制加工成本,找到合理的经济平衡点。本文以铝合金车体制造为依托,详细阐述了加工常用刀柄的优缺点,以备加工中心在选用刀柄时,找到最合理的刀具
刀柄与刀体的接口形式
铣刀体与刀柄的接口形式主要包括侧固式刀柄(图1)、弹簧夹头刀柄(图2)、液压刀柄(图3)、强力夹头刀柄(图4)等。
图1 侧固刀柄 图2 弹性夹头刀柄
图3 液压刀柄 图4 强力夹头刀柄
1、侧固式刀柄
功能:适合装夹快速钻、U钻、铣刀、粗镗刀等削平刀柄刀具的装夹。
优缺点:侧固式刀柄是夹持力度大,其结构简单,相对装夹原理也很简单。但通用性不好,每一种刀柄只能装同柄径的刀具。
安装方法:将刀具置入刀柄内,将削平平面对准锁紧螺钉,通过六角扳手对锁紧螺钉的旋紧来固定刀具。
2、弹簧夹头刀柄
主要用于钻头、铣刀、丝锥等直柄刀具及工具的装夹。卡簧弹性变形量1mm 夹持范围: φ0.5~φ32。
高速中心所用的弹性夹头刀柄,除ER系列,还有SK系列,两种刀柄结构相似,功能也较为近。但转换套的锥度和长度均不相同,因此不可通用。ER系列弹性刀柄较为普遍,通用性强,各大刀具制造厂商均可生产;SK系列弹性夹头刀柄较ER系列刀柄最大的优点在于夹紧部位的直径更小,可实现更狭小范围内的铣削加工,典型的刀具品牌为NIKKEN。
3、液压刀柄
液压式刀柄是一种很广泛的刀柄,此种刀柄的加持方式有别于传统刀柄系统,拧紧只需要用一个加压螺栓,当螺栓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,膨胀壁再将刀具压紧。
采用这一刀具夹紧系统,可使刀具径向跳动误差精度和重复定位精度控制在3um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架构阻尼,可有效防止刀具和机床的振动。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,这类刀柄不但有免维护功能和抗污功能,而且易于使用和安全地夹紧刀具。在紧固刀具时,夹紧力可以将刀柄上的任何油或杂质引导到碰撞套筒中(加工)的小沟槽中,这样可以清理装夹表面区域,并让其保持干燥,消除打滑现象,保证主轴扭矩可以很好地传递给刀具。刀具拆卸简单方便,只需要用六角扳手旋紧和松开液压压紧螺钉,即可实现对铣刀、钻头的快速装配。
4、强力夹头刀柄
功能:用于铣刀、铰刀等直柄刀具及工具的夹紧。
优缺点:夹紧力比较大,夹紧精度较好,更换不同的筒夹来夹持不同柄径的铣刀、铰刀等。在加工过程中,强力型刀柄前端直径要比弹簧夹头刀柄大,容易产生干涉。
精度:卡簧夹紧变形小,所夹持的刀具柄径公差在h6
注意事项:
(1)使用时务必将刀柄内孔及卡簧擦干净,切勿将油渍留于刀柄中。夹紧时不应使用加长杆野蛮锁紧,以免损坏刀柄。
(2)在加工过程中不要用柴油直接冲在刀柄上,这样很容易损坏刀柄。
几种夹持方式测量径跳比
如图5,通过对以下几种夹持方式可知,液压刀柄的径跳比最佳,弹簧夹头刀柄的径跳比最差,所以对于高精度铣削,宜选用液压刀柄,对于铣削抗力大,工矿恶劣的环境宜选用强力夹头刀柄,对于加工精度要求相对较低的可以选用侧固刀柄,对于刀具不同直径变换较多,刀柄通用性强的铣削适宜选用弹性夹头刀柄。
图5 几种夹持方式的径跳比 图6 角度头刀柄
5、角度头
功能:为了能在三轴的加工中心实现第四轴的加工。
工作原理:是通过机床主轴带动角度头内的齿轮运转传递力矩,从而实现角度转换。
注意事项:安装原理跟油路刀柄一样。使用时应注意当机床正转时,角度头是反转的,机床反转时,角度头是正转的。
结 语
本文通过对铝合金车体常用加工刀柄的逐点分析及详细论述,剖析各种性能,使用范围,常用工艺等,对今后的铝合金加工生产过程中的刀具选型、匹配,车间操作者实际使用等具有强大的实际指导意义。
参考文献
[1]金属切削技术指南. 山特维克可乐满.机械工业出版,2010
[2] 切削工具.KORLOY,2010