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三面定位刀柄提高切削稳定性的方法
2005年8月25日 11:15  来源:切削技术—技术专题
机床主轴速度无疑在逐渐增大,且请看看五年前加工中心的标准速度同今天的对比。由于转速极高,对刀柄和主轴连接端动态变化的敏感性也在不断提高。
高速旋转时,一般机床的主轴锥孔在离心力的作用下往往会稍稍张大。普通V形槽刀柄仅仅和主轴锥孔接触,在动态加工条件下刀柄轴向移动,使通常设定为固定值的刀具定位基准发生变化。这样一来,切削精度就会受到影响。
日本大阪Nikken Kosakusho Works公司开发出了一种"3锁"或三面定位刀柄,克服了常规V形槽式锥柄在高速旋转条件下的不足。
为了解决主轴"喇叭口"(有时称"主轴锥孔张大")问题,比较常用的方法是设计一个同主轴锥孔和主轴鼻都接触的刀柄结构,两面接触可使刀柄在径向和轴向保持固定,形成比较刚性的连接。
刀柄与主轴鼻突缘的接触避免刀柄在高速旋转时进一步伸入主轴孔,另外,锥面和端面同时接触还有助于阻止刀柄在切削力的作用下产生挠变。
在端面和锥面双重接触的刀柄中,最流行的大概是HSK系列短锥空心柄。而Nikken 刀柄为机加车间提供了选择机会-他们可以选择现有的V形槽刀柄或选择三面定位刀柄。HSK刀柄则不然,它排斥HSK以外的任何刀柄形式。

图2:本图示意“三锁”或“三面定位”方式的缘由在高速操作过程中,预载锥套膨胀,便刀柄和主轴孔保持锥面接触。第三接触点是主轴鼻和刀柄突缘的接触。刀柄突缘和主轴鼻之间的用精密加工的调整垫片进行弥补。

此外,三面定位刀柄利用弹簧机构实现锥面和端面的接触,使锥柄可靠地顶入主轴孔,并能补偿主轴孔在离心力作用下产生的动态变形。弹簧机构由锥套和象常规V型槽刀柄那样的整体锥芯组成。
锥套开有一条轴向缝槽,这样不管锥芯如何锥套可以活动。开缝锥套和锥形突缘之间有一个盘式弹簧,拉杆把刀柄拉入主轴孔后,盘簧受压,从而对锥套产生预载,致使整个锥柄同主轴孔完全接触。
刀柄插入机床主轴孔以后,通常在主轴端面和刀柄突缘顶部之间留有4mm的间隙,而Nikken 刀柄增加了2mm的余量,剩余间隙利用精密加工的调整垫片加以填补。
先采用Nikken 提供的塞规对间隙进行精确测量,然后使垫片安装就位,以弥补间隙并使主轴端面接触刀柄。不同主轴的间隙偏差就是用这个方法加以弥合的。
刀柄被拉杆拉入主轴孔后,锥套就在弹簧作用下顶住锥孔。一旦刀柄突缘接触主轴鼻,拉杆的作用停止,但它的全部拉力保持不变,不管主轴速度有多大。
此时,刀柄锥套保持受压状态不变,当主轴速度增大、主轴孔开始"喇叭口"变形时,锥套随之膨胀而补偿主轴孔的变形,并保持主轴锥孔与刀柄的接触,其结果,在动态切削条件下形成比较稳定的连接。
由于刀柄同主轴鼻接触,刀柄体不可能随着主轴孔口的张大而继续内伸,这样就保证刀柄定位蕨固定不变,并达到较高的精度。
该公司人士介绍,盘簧在锥套底部形成一个阻尼区,它的作用就象减振垫,减振作用使刀柄吸收切削时产生的振动和微小挠曲,于是切削刀具可以提高转速,机床本身也能延长寿命。
 
 [关键词]:刀具 机床 弹簧  发表评论    【推荐】 【打印

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