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數(shù)控車床BIG‘PLUS刀柄的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用


日期:2009年11月10 來(lái)源:沈陽(yáng)第一機(jī)床廠 關(guān)鍵字:數(shù)控車床
    針對(duì)HSK刀柄的不足,㈠本BLG-DaishowaSeiM公司成功地開(kāi)發(fā)一種稱為“Big-plus”的機(jī)床主軸與刀具的接㈠,實(shí)現(xiàn)刀具裝夾的最佳化。該系統(tǒng)仍采用錐柄,因此可’j現(xiàn)有的刀柄完全兼容,不會(huì)增加額外的刀具成本。由于它同樣實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主秈與刀柄之間的錐面和端面的同時(shí)接觸,從而滿足了機(jī)床—刀具接口對(duì)穩(wěn)定性和精度的要求。
    現(xiàn)有的連接在主釉端面與刀具怯蘭之間存在—個(gè)間隙,只有錐面接觸。數(shù)控車床而B(niǎo)ig—plus系統(tǒng)則把這個(gè)間隙量分配給主軸和刀柄各一半,分別加艮主軸和刀柄法蘭的尺;十,開(kāi)發(fā)配套的Big-plus加長(zhǎng)主軸和加厚法蘭的Big-plus刀柄。
Big和us刀柄的連接剛性提高幾倍,又與標(biāo)準(zhǔn)刀具完全兼容,即它可以裝在現(xiàn)有機(jī)床的主軸上使用,同樣,現(xiàn)有的錐柄刀具也可以裝在Big-plus的主軸上使用。因此,要實(shí)現(xiàn)主軸端面與刀具法蘭同時(shí)接觸,就必須同時(shí)采用Big-plus的主軸和刀柄。
    Big—聲us系統(tǒng)的主要特征足,當(dāng)?shù)毒呃霗C(jī)床工軸時(shí)引起主軸錐扎的彈件9‘張。裝刀時(shí),刀具送入主軸以后在主軸端面與刀柄法蘭之間留有約0.02mm的間隙,斗刀柄被完全拉入時(shí),主軸端口彈性擴(kuò)張,數(shù)控車床實(shí)現(xiàn)錐面與端面的同時(shí)接觸。
    為了確保錐面與端面的同時(shí)接觸,Big-plus系統(tǒng)的主軸和刀柄必須精確制作,以保證在刀柄拉入時(shí)伴隨主軸的擴(kuò)張實(shí)現(xiàn)刀具的軸向移動(dòng)和端面接觸所需要的尺寸精度。為此,需要有三個(gè)量規(guī)控制主軸錐孔的制造尺寸:(a)是校對(duì)環(huán)規(guī),規(guī)定主軸錐面定位時(shí)端面的尺寸增量片;(b)是帶表塞規(guī),它把校對(duì)環(huán)規(guī)的片尺寸傳遞給主軸:(c)是帶表的輔助錐規(guī),它測(cè)量刀柄拉入時(shí)由于主軸擴(kuò)張所對(duì)應(yīng)的刀柄軸向位移量。
    拉緊刀柄時(shí),主軸的擴(kuò)張量和土軸的設(shè)計(jì)與拉緊力有關(guān)。土軸錐面定位時(shí),數(shù)控車床其端回位置尺寸允差越窄,則主軸9‘張量越小。與標(biāo)準(zhǔn)的7:24錐柄比較,Big-plus錐柄對(duì)彎矩的承載能力因一個(gè)明顯加人的支撐直徑而提高,從而顯著地提高了裝夾穩(wěn)定性。在標(biāo)準(zhǔn)的7:24錐柄上彎矩的支撐直徑是錐柄上的公稱直徑,而B(niǎo)ig-plus刀柄的支撐直徑是法蘭的外徑,根據(jù)圓截面的慣性矩公式,刀桿的撓度與直徑的4次方成反比,由此得出,Big-plus相比標(biāo)準(zhǔn)7:24刀柄承受彎矩的能力是:對(duì)于$K40號(hào)刀柄提高3.5倍,對(duì)于SK50峙刀柄則提高3.9倍。
    Big—plus刀柄裝災(zāi)的穩(wěn)定性可以與HSK刀相媲美。但HSK的錐柄比7:24錐柄短,數(shù)控車床因此換刀行程短、速度快,這是有利的一面:然而短錐柄也有小利的一面,尤其是HSK-A型刀柄,其傳動(dòng)鍵與手軸錐孔是一個(gè)整體,山于制造技術(shù)上的原因,處于鍵這一段的錐面很難精確制造,使刀柄實(shí)際的有效錐面短于名義錐面。在使用長(zhǎng)刀具或徑向力大的刀具時(shí),埡錐柄就成為一個(gè)缺點(diǎn)。根據(jù)杠桿定律,產(chǎn)生在刀具參考直徑處的切削力尸1作用在刀柄的法蘭處,在那里起一個(gè)回轉(zhuǎn)中心的作用,力再?gòu)脑擖c(diǎn)傳遞到錐柄的最后端支承點(diǎn)上,產(chǎn)生力尸2。錐柄越短,數(shù)控車床在那里產(chǎn)生的力尸2越大,其軸向分力蘆p也越大(這是一個(gè)向外椎刀柄的力,大的推力對(duì)刀柄裝夾的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利的影響)。
    Big-plus系統(tǒng)在應(yīng)用中顯示了很好的效果。在高的切削參數(shù)下,比現(xiàn)有的刀柄更可靠,井提高加下效率。刀柄的跳動(dòng)減少,重復(fù)換刀精度提高,有用于延長(zhǎng)刀具的壽命,提高加丁質(zhì)量和加下的安今性。數(shù)控車床由于實(shí)現(xiàn)了錐面與端面的同時(shí)接觸,避免了高速旋轉(zhuǎn)時(shí)主軸擴(kuò)張所引起的刀具軸向竄動(dòng),因此在高速切削領(lǐng)域叮實(shí)現(xiàn)很高的加工精度。

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