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1、1數(shù)控機(jī)床常用刀柄的分類與普通加工方法相比,數(shù)控加工對(duì)刀具的剛度、精度、耐用度及動(dòng)平衡性能等方面要求更為嚴(yán)格。刀具的選擇要注重工件的結(jié)構(gòu)與工藝性分析,結(jié)合數(shù)控機(jī)床的加工能力、工件材料及工序內(nèi)容等因素綜合考慮。數(shù)控加工常用刀柄主要分為鉆孔刀具刀柄、鏜孔刀具刀柄、銑刀類刀柄、螺紋刀具刀柄和直柄刀具類刀柄(立銑刀刀柄和彈簧夾頭刀柄)。2數(shù)控機(jī)床常用刀柄的選擇刀柄結(jié)構(gòu)形式數(shù)控機(jī)床刀具刀柄的結(jié)構(gòu)形式分為整體式與模塊式兩種。整體式刀柄其裝夾刀具的工
2、作部分與它在機(jī)床上安裝定位用的柄部是一體的。這種刀柄對(duì)機(jī)床與零件的變換適應(yīng)能力較差。為適應(yīng)零件與機(jī)床的變換,用戶必須儲(chǔ)備各種規(guī)格的刀柄,因此刀柄的利用率較低。模塊式刀具系統(tǒng)是一種較先進(jìn)的刀具系統(tǒng),其每把刀柄都可通過各種系列化的模塊組裝而成。針對(duì)不同的加工零件和使用機(jī)床,采取不同的組裝方案,可獲得多種刀柄系列,從而提高刀柄的適應(yīng)能力和利用率。刀柄結(jié)構(gòu)形式的選擇應(yīng)兼顧技術(shù)先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)合理:①對(duì)一些長(zhǎng)期反復(fù)使用、不需要拼裝的簡(jiǎn)單刀具以配備整體式
3、刀柄為宜,使工具剛性好,價(jià)格便宜(如加工零件外輪廓用的立銑刀刀柄、彈簧夾頭刀柄及鉆夾頭刀柄等);②在加工孔徑、孔深經(jīng)常變化的多品種、小批量零件時(shí),宜選用模塊式刀柄,以取代大量整體式鏜刀柄,降低加工成本;③對(duì)數(shù)控機(jī)床較多尤其是機(jī)床主軸端部、換刀機(jī)械手各不相同時(shí),宜選用模塊式刀柄。由于各機(jī)床所用的中間模塊(接桿)和工作模塊(裝刀模塊)都可通用,可大大減少設(shè)備投資,提高工具利用率。刀柄規(guī)格數(shù)控刀具刀柄多數(shù)采用7:24圓錐工具刀柄,并采用相應(yīng)型
4、式的拉釘拉緊結(jié)構(gòu)與機(jī)床主軸相配合。刀柄有各種規(guī)格,常用的有40號(hào)、45號(hào)和50號(hào)。目前在我國(guó)應(yīng)用較為廣泛的有ISO73881983、GB109441989、MAS4031982、ANSIASMEB5.501985等,選擇時(shí)應(yīng)考慮刀柄規(guī)格與機(jī)床主軸、機(jī)械手相適應(yīng)。刀柄的規(guī)格數(shù)量整體式的TSG工具系統(tǒng)包括20種刀柄,其規(guī)格數(shù)量多達(dá)數(shù)百種,用戶可根據(jù)所加工的典型零件的數(shù)控加工工藝來選取刀柄的品種規(guī)格,既可滿足加工要求又不致造成積壓??紤]到數(shù)控
5、機(jī)床工作的同時(shí)還有一定數(shù)量的刀柄處于預(yù)調(diào)或刀具修磨中,因此通常刀柄的配置數(shù)量是所需刀柄的2~3倍。刀具與刀柄的配套關(guān)注刀柄與刀具的匹配,尤其是在選用攻螺紋刀柄時(shí),要注意配用的絲錐傳動(dòng)方頭尺寸。此外,數(shù)控機(jī)床上選用單刃鏜孔刀具可避免退刀時(shí)劃傷工件,但應(yīng)注意刀尖相對(duì)于刀柄上鍵槽的位置方向:有的機(jī)床要求與鍵槽方位一致,而有的機(jī)床則要求與鍵槽方位垂直。選用高效和復(fù)合刀柄為提高加工效率,應(yīng)盡可能選用高效率的刀具和刀柄。如粗鏜孔可選用雙刃鏜刀刀柄,
6、既可提高加工效率,又有利于減少切削振動(dòng);選用強(qiáng)力彈簧夾頭不僅可以夾持直柄刀具,也可通過接桿夾持帶孔刀具等。對(duì)于批量大、加工復(fù)雜的典型工件,應(yīng)盡可能選用復(fù)合刀具。盡管復(fù)合刀具與刀柄價(jià)格較為昂貴,但在加工中心上采用復(fù)合刀具加工,可把多道工序合并成一道工序、由一把刀具完成,有利于減少加工時(shí)間和換刀次數(shù),顯著提高生產(chǎn)效率。對(duì)于一些特殊零件還可考慮采用專門設(shè)計(jì)的復(fù)合刀柄。強(qiáng)化工具系統(tǒng)管理工作隨著數(shù)控機(jī)床數(shù)量增加,刀柄的數(shù)量會(huì)急劇增多。一套擁有5~
7、8臺(tái)數(shù)控機(jī)床的柔性制造系統(tǒng),刀柄數(shù)量可達(dá)1000把以上。[1]如何使這些刀具得到合理有效的利用,是刀具管理的重點(diǎn)工作。其內(nèi)容包括:刀柄采購(gòu)或補(bǔ)充計(jì)劃的提出;刀具數(shù)據(jù)的預(yù)調(diào);刀具的調(diào)度與保管;刀具壽命情況判斷與控制等。3數(shù)控機(jī)床刀柄的發(fā)展特殊功能的刀柄近年來,加工中心上出現(xiàn)了一些特殊功能的刀柄,主要有以下類型。增速刀柄(增速頭):能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換刀。如日本NIKKEN公司的NXSE增速頭,在機(jī)床主軸速度為4000rmin時(shí),刀具可在0.8s內(nèi)
8、轉(zhuǎn)速達(dá)到20000rmin。多軸刀柄:它能同時(shí)加工多個(gè)孔,相當(dāng)于多軸加工頭。多軸與增速刀柄組合使用可構(gòu)成雙功能的多軸增速刀柄。內(nèi)冷卻刀柄:該刀柄與芯部開有冷卻液通道的麻花鉆或深孔鉆配合使用,利用特殊的供油系統(tǒng),將高壓切削液噴注到切削部位,實(shí)現(xiàn)良好的冷卻與潤(rùn)滑,并排除切屑。轉(zhuǎn)角刀柄:這種刀柄的頭部可作30o、45o、60o、90o等角度旋轉(zhuǎn),具有五面加工功能。安裝在立式加工中心上,可使立式加工中心具有臥式加工中心的功能,可用于深型腔的底部
9、清角作業(yè)。新型高速切削刀柄隨著數(shù)控機(jī)床高精度高速切削技術(shù)的發(fā)展,適應(yīng)高速切削的刀柄系統(tǒng)好得到研制與開發(fā)。如德國(guó)OTT公司的HSK刀柄和美國(guó)Kenamental公司的KM刀柄等,其軸向定位精度可達(dá)0.001mm,且在高速旋轉(zhuǎn)下,刀夾鎖緊更為牢固,徑向跳動(dòng)不超過5μm。HSK刀柄是一種典型的1:10短錐面、錐柄和主軸端面同時(shí)接觸的雙定位型空心刀柄,其主要特點(diǎn)為:采用錐面、端面過定位的結(jié)合形式,能有效地提高工具系統(tǒng)的連接剛度,且重復(fù)定位精度高
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