加工中心究竟該如何正確選擇刀柄？
更新時間：2022-04-20 點擊次數(shù)：1924
精密的加工中心機床配合先進的切削刀具可提供出色的金屬切削生產(chǎn)率。而刀柄作為切削刀具和機床主軸之間的關(guān)鍵性接口，對于實現(xiàn)高生產(chǎn)率至關(guān)重要。那么，該如何選擇、應(yīng)用和維護適合生產(chǎn)需求的刀柄呢？
影響刀柄選擇的因素包括每個作業(yè)中工件材料的可加工性以及最終零件的配置，這些因素可確定到達特定輪廓或特征所需的刀柄尺寸。刀柄應(yīng)盡可能簡單且易于使用，以盡量減少操作員出錯的可能性。機床的基本構(gòu)件起著關(guān)鍵作用 — 具有線性導(dǎo)軌的快速機床將充分利用專為高速應(yīng)用而設(shè)計的刀柄，而具有箱型槽的機床則為重載加工提供支持。多任務(wù)機床可同時完成車削和銑削/鉆削工序。也可以根據(jù)加工策略選擇刀柄。例如，為了在高速切削 (HSC) 工序中或在高性能切削 (HPC) 應(yīng)用中最大限度地提高生產(chǎn)率，車間會選用不同的刀具，前者涉及較淺的切削深度HHS，后者重點關(guān)注在功率充足但速度有限的機床上產(chǎn)生較高的金屬切除率。較低的可重復(fù)徑向跳動有助于確保恒定的刀具嚙合量，從而減少振動并最大限度地延長刀具壽命。平衡至關(guān)重要，高質(zhì)量刀柄應(yīng)在 G2,5-25000 rpm 質(zhì)量 (1 g.mm) 下達到精密動平衡。加工車間可以根據(jù)實際情況，或咨詢刀具供應(yīng)商，確定能夠以經(jīng)濟高效的方式滿足其生產(chǎn)需求的刀柄系統(tǒng)。無論是簡單的側(cè)固式、夾套式、熱縮式、機械式還是液壓式，刀柄都應(yīng)符合特定的工序要求。彈簧夾頭和可互換夾套是較常用的圓形刀柄技術(shù)。經(jīng)濟高效的 ER 式提供各種尺寸，并提供足夠的夾持力，以實現(xiàn)可靠的輕銑削和鉆削工序。高精度 ER 夾套式刀柄具有較低的徑向跳動（在刀尖處 < 5µm）和可平衡用于高速工序的對稱設(shè)計，而加強型則可用于重載加工。ER 刀柄便于快速轉(zhuǎn)換，可適應(yīng)各種刀具直徑。熱脹刀柄可提供強大的夾緊力，在 3xD 處具有 3 μm 的同心度，且具有很好的動平衡質(zhì)量。小巧的刀柄設(shè)計可以很好地夠到棘手的零件特征。增強型刀柄可進行中等至重載銑削，但夾持力取決于刀桿和刀柄的內(nèi)徑公差。熱脹式刀具需要購買特殊加熱裝置，加熱/冷卻過程比簡單地切換夾套需要更多的安裝時間。機械銑削夾頭通過多排滾針軸承提供強大的夾持力和高徑向剛性。該設(shè)計可實現(xiàn)重載銑削和快速換刀，但跳動量可能大于夾套系統(tǒng)。機械夾頭的尺寸通常大于其他刀柄類型，這可能會限制刀具夠到某些零件特征。與機械夾頭相比，使用油壓產(chǎn)生夾緊力的液壓夾頭具有更少的內(nèi)部構(gòu)件，因此外形相對更纖細。液壓夾頭的徑向跳動較低，在高主軸轉(zhuǎn)速下可有效地進行擴孔、鉆孔和輕銑削，但對大徑向負載敏感。與刀柄如何固定切削刀具同樣重要的，是如何將刀柄安裝到機床主軸上。傳統(tǒng) BT、DIN 和 CAT 刀柄錐度適用于較小的機床，但在高速加工方面可能會受到限制。與刀柄錐面和端面雙面接觸的型號可提供更高的剛性和精度，尤其是在大懸伸情況下。可靠傳遞更大的扭矩需要更大的錐度尺寸。例如，HSK-E32 刀柄不能在重載加工中替代 HSK-A125A。刀柄錐度形式的選擇通常因地區(qū)而異。二十世紀九十年代中期，5 軸機床越來越受歡迎，HSK 正是在這期間開始在德國涌現(xiàn)。CAT 刀柄主要用于美國，而在亞洲，BT 刀柄非常受歡迎，并且經(jīng)常為錐面/端面雙面接觸的型號。HSK 常用于 5 軸加工。PSC（多邊形夾緊系統(tǒng)：Capto）和 KM 連接主要用于多任務(wù)機床，采用 ISO 標準。KM 和 Capto 都是模塊化系統(tǒng)，允許通過組合接長桿或縮徑桿以裝配特定長度的刀具。隨著多任務(wù)機床越來越普遍，能夠在一次裝夾中實現(xiàn)車、銑、鉆等加工類型的刀柄越來越受歡迎。加工車間必須重視刀柄在加工系統(tǒng)中的重要性，并了解如何將正確的刀柄與特定機床、加工策略和工件正確匹配來提高生產(chǎn)率和降低成本。未來的技術(shù)改進將不再局限于刀柄本身。使用軟件和 RFID 標簽進行刀具管理是基于數(shù)據(jù)的制造的一個要素，并且正在變得越來越普遍。刀柄技術(shù)的進步包括配備傳感器的刀柄，可實時監(jiān)控刀柄上的力。所收集的數(shù)據(jù)允許操作員在加工過程中對加工參數(shù)進行調(diào)整，甚至可以通過與機器控制單元連接的人工智能 (AI) 自動調(diào)整。這些技術(shù)和其他新技術(shù)將進一步增加刀柄在加工工序中的生產(chǎn)貢獻值。
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