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刀具夹头与刀具径跳的控制.pdf

刀具夹头与刀具径跳的控制

flyfire 2012-09-26 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《刀具夹头与刀具径跳的控制pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含(径向)力。大进给铣削最初是作为一种加工模具型腔的工艺方法开发出来的但现在该方法正好契合了整个切削加工行业降低机床功率消耗的发展趋势。Gouldin符等。

(径向)力。大进给铣削最初是作为一种加工模具型腔的工艺方法开发出来的但现在该方法正好契合了整个切削加工行业降低机床功率消耗的发展趋势。Goulding说“由于刀具的设计方式它能以很小的切深产生非常薄的切屑因此可以采用非常高的进给率进行加工。它产生的切削力沿轴向传回主轴之中而不是像传统铣削那样产生径向切削力。”侧向力的降低可以减小径跳误差提高加工表面质量。大进给铣削策略可以适用于刚性较差的主轴并有可能使用低成本的刀具夹头(如普通的侧面锁紧夹头)。液压夹头(如山高公司的AccuFit夹头)也能减小刀具切削刃的径跳误差从而起到补偿刀具磨损、延长刀具寿命的效果。(张宪编译)上半年德国机床产业好于预期据德国机床制造商协会(VDW)介绍年上半年德国机床产业的各项经济数据均好于预期尤其是市场需求再次出现增长。机床订单同比增长%其中本土订单增长%海外订单增长l%。尤其是加工技术受益于订单增加而增长了%。产能利用率和订单量已从最低谷逐步复苏。机床出口也在二季度停止下滑。尽管如此德国机床产量仍然同比下降了%。机床产量在今年仍会表现为负增长。刀具夹头与刀具径跳的控制在钻削和铣削加工中控制径向跳动对于延长刀具寿命和降低每孔加工成本至关重要。许多加工车间在做出购买刀具夹头的决策时都缺少客观的评价标准。它们表示每一家刀具制造商都宣称自己的产品具有很高的精度、完美的平衡和强大的夹持力。由于可供选择的刀具夹头如此之多各种产品之间的区别又如此之小以至于大多数购买决策只能根据产品价格来定夺。但是采用价格作为标准忽略了径向跳动(以下简称径跳)对加丁精度和刀具寿命的重要影响。许多加工车间和零件制造商并不清楚他们可以通过使用正确的刀具夹头大大减轻径跳的不利影响。在确定可以接受的径跳值时需要考虑两个重要变量:刀具尺寸和材料成分。对于直径大于mm的刀具.mm的径跳可能不会影响加工性能和刀具寿命。然而对于直径更小的刀具来说可能需要更小的径跳值才能满足加工要求。刀具材料也至关重要。例如整体硬质合金钻头可以达到比高速钢钻头更长的刀具寿命但前提条件是必须严格控制径跳。在BIGKaiser精密刀具公司进行的一次非正式用户调查中大家公认.mm是可以接受的径跳值。该公司决定对不同的刀具进行试验以评估这一标准是否合理。图是在日本大昭和精机公司技术中心进行的钻削试验数据(切削条件见表)。每种钻头都在相同条件下进行试验每次评估只考虑径跳变化表钻削试验条件试件材料钢表面切削速度(硬质合金)m/min表面切削速度(高速钢)m/min进给率O.mm/r钻孔深度(D)mm钻孔深度(D)mm钻头直径mm’州日梅'|.餐、拯、~()【.(nlO.径跳误差T豫(nft)一硬质合金高速钢高速钢(D)(D)‘D)图刀具径跳对孔加工生产率的影响第一支直径ram的整体硬质合金钻头的径跳值为.Omm在主切削刃出现.ram的磨损(此时可认为该刀具寿命完结)之前共加工了个深度为倍孔径的孔。第二支直径mm的整体硬质合金钻头径跳值为.Omm在相同的切削条件和刀具寿命标准下只加工了个孔。此后又用径跳值为.IllH和.Omm的硬质合金钻头进行了两次钻削试验结果都表明刀具寿命随着径跳值的增大而缩短。第二个试验采用与t述相同的种径跳值、直径ram的高速钢钻头加工孔深为倍孔径的孑L。第i个试验与前两个试验条件相同只是采用直径mm的内冷却高速钢钻头加工孔深为倍孔径的孔。分析试验结果可得出以下两点结论:()硬质合金刀具对因径跳而导致刀具寿命缩短的敏感度最高。当径跳值从.【)lram减小到.Omm时整体硬质合金钻头的刀具寿命提高了倍。需要注意在我们的调查中刀具用户认为.Omm的径跳值是可以接受的(平均值)。()高速钢刀具对因径跳而导致刀具寿命缩短的敏感度略低于硬质合金刀具。当径跳值从.Omm减sl,~t.Omm时高速钢刀具寿命提高了倍。内冷却高速钢刀f静、、}莩\锯槽\面:R\。)Ill}lIl茎譬喜耋室径跳值(mn)图径跳对硬质合金和高速钢试验刀具平均综合寿命的影响具对径跳的敏感度更低当径跳值减小时其刀具寿命只提高了%。如果钻头的转动与其中心线不同心就会在其最高的刃带上产生较大的径向切削力造成钻头单边磨损量加大。基于对硬质合金和高速钢刀具进行切削试验的平均结果这一磨损量数据被用于确定刀具寿命效率。利用该数据就可以根据径跳值来确定刀具寿命效率。因此径跳为“”(理论)就等于刀具寿命效率为%(图)。当径跳值为“可接受的平均值”.Omm时刀具寿命降低了一半。许多加工车间使用的刀具夹头(如三爪钻夹头)使钻头径跳值超过了.ram。根据前述试验数据外推计算径跳值为.mm的整体硬质合金钻头可加工的孑L数还不到个。而使用质量更高(当然价格也更贵)的钻夹头则可以大幅延长刀具寿命。可以用每孔加工成本来衡量由此节省的成本。在述试验中使用的整体硬质合金钻头(直径ram)平均每支价格为美元在径跳值为.Omm时可加工个孔即每孔加工成本为.美元。因此制造商愿意接受.ram的径跳值相当于放弃了一个将钻削成本削减%的机会。大昭和精机还通过类似的切削试验(切削条件见表)米确定一支直径iIlm的刃硬质合金寺铣刀的铣削长度(图)。当径跳值从.Omm减小到O:Omm时刀具铣削长度从lm增加到lm即刀具寿命延长了%。原因很清楚当径跳仅为.Omm时切削力均匀分布在每个切削刃上反之当径跳为.mm时过大的切削力将会作用在仅仅一个切削刃上。较小的径跳有助于使每个切削刃的切深保持稳定并获得更好的表面光表铣削试验条件试件材料钢表面切削速度m/min主轴转速.r/rain进给率.ram/每刃进给速度.mIrdmin轴向切深ram径向步长O.lllm图刀具径跳对刃硬质合金立铣刀的影响洁度。应该根据刀具的不同直径来确定允许的径跳误差值(TIR)。图显示了刀具直径与径跳值之间的稳定关系(它是切屑负荷的函数)。该数据将.mm作为直径.mm刀具允许径跳误差值(Tin)的起点据此可以计算出直径更小的刀具及其切屑负荷对应的允许TIR值。例如如果用一把直径.mm的图对应于刀具直径和切屑负荷的最大径跳值图主轴径跳误差的测量刃立铣刀对模具钢进行成形铣削其有效切屑负荷为.Omm/每刃这就意味着当径跳值为.mm时刀具将会失去平衡。在老旧过时或已经磨损的机床主轴上即使是质量最好的弹簧夹头也难以发挥出优良的性能。加工车问应该定期对机床主轴进行检测以及时发现潜在问题并能缩短加工辅助时间减少对主轴的维修。检测径跳误差的一种常用的简便方法是用精密杠杆表的直测杆靠在主轴圆周面上然后缓慢转动主轴量表示值的最大变化量即为主轴的径跳误差(图)。动态径跳测量装置对于高速加工非常有用。当主轴低速旋转时离心力对径跳几乎没有影响或影响极小。但是随着主轴转速增大离心力也会以指数级数成倍增大并可能造成极大的径跳误差。典型的动态径跳测量装置有一个精密光点可在x轴和Y轴上对刀具进行激光对准精密测量。大昭和精机最近对一些高速主轴的测试表明许多机床尽管在r/rnin的低转速时精度很高但在r/min的高转速时径跳误差超过了.mm。如果加工车间希望提高刀具寿命那么许多车间认为可以接受的径跳误差实际上是不可接受的。将购买刀具夹头的决策仅仅建立在产品价格基础上的制造商最终可能需要根据刀具寿命和每孔(件)加工成本选择价格更高、质量更好的刀具夹头。链接:可控制刀具径跳的弹簧夹头希望控制径跳的加工车间应该密切关注刀具夹头的一些特点如锥面接触、夹头锥角以及对应的夹持范围。在一个典型的弹簧夹头系统中夹头锥角为。夹持范围为mm。但是获得这一夹持范围的代价是减小了径跳控制和夹持力。例如犬昭和精机的BIGMegaNewBaby弹簧夹头(图)采用了。的夹头锥角相应的夹持范围仅为.mm但与锥角更大的夹头相比它具有更好的径跳控制和夹持力。该公司的另一种产品BIGMegaE弹簧夹头(图)用于夹持立铣刀其夹头锥角仅为。因此具有更大的夹持力、更好的刚性和更小的径跳可实现稳定的高速铣削。用于夹持微型刀具的BIGMegaMicro弹簧夹图BIGMegaNewBaby弹簧夹头虱BIGMegaE弹簧夹头也采用了较小的夹头锥角为了空制径跳该系列夹头的直径规格曾量为.illm。提高夹持刀具的同心度和增大持力也能减小刀具的径跳。例(口大昭和精机的MegaERGrip型A级弹簧夹头系统的夹持直径尺十分别为mm(尺寸增量.mm)、mm(尺寸增量.ram)mm(尺寸增量.mm)。这中夹头较小的夹持范围使其与刀具丙部具有更好的同心度从而减小『.径跳。该夹头体增大了内锥面的妾触长度从而减小了夹头的悬伸度与类似产品相比其夹持范围乜较小。这些特点提高了夹头的刚董、夹持力和径跳精度。该系统的头体经过预平衡围绕外圆周分一有一些锥孔可通过螺钉精确调平衡而且它采用了双重接触界。大昭和精机保证其所有型号簧夹头的径跳误差在倍刀具直至处不大于IXITI在夹头端部不大于m。应用实例:为了控制径跳有时需要更换刀具夹头。例如美国一家模具制造商IdealTool公司在对材质为S工具钢的冲压模具进行硬铣削时径跳达到..mm。该公司在换用大昭和精机的HSKAMegaNewBaby弹簧夹头后径跳降至.mm。IdealTool公司采用MakinoV立式加丁中心(HSKA主轴)以dmin的转速和mm/min的进给量进行加工。与大多数模具加工车间一样该公司也是以多品种、小批量加工为主加工时需要大量更换工装。采用新夹头后更换夹头的时间由过去的分钟缩短到秒以内。由于加工每件模具最多时需要更换次夹头因此对提高生产率的作用是显而易见的。(张宪编译)第四届现代切削与测量工程国际研讨会将于月在北京举行为了推动制造领域的科技发展国家自然科学基金委员会、国家精密工具工程技术研究中心、成都工具研究所定于年月lO一Et在北京举办“第四届现代切削与测量工程国际研讨会(IsMcME)”。会议期间将举办大会主题报告会、专题技术报告会、学术论坛、企业发展论坛、先进装备应用技术交流会等活动。会议内容包括:现代切削及测量工程领域的技术发展趋势、最新切削与测量基础理论研究、先进切削刀具和测量仪器的开发与制造技术、先进切削及测量装备在制造领域的应用技术、我同工具工业发展战略研究、国际工具市场的现状与预测。主办单位:国家自然科学基金委员会国家精密工具工程技术研究中心成都工具研究所发起组织:中国机械工程学会生产工程分会切削专业委员会中国仪器仪表学会机械量测试仪器分会中国机械工业金属切削刀具技术协会中国机床工具工业协会工具分会承办单位:北京信息科技大学工具技术杂志社协办单位:上海交通大学山东大学北京工业大学北京理工大学清华大学北京航空航天大学山特维克可乐满山高刀具(上海)有限公司伊斯卡刀具同际贸易(上海)有限公司雷尼绍公司爱德华测量设备有限公司成都成量具集团有限公司哈尔滨量具刃具集团有限责任公司上海工具厂有限公司株洲钻石切削刀具股份有限公司上海汽轮机厂沈阳黎明航空发动机有限责任公司东风汽车公司。。

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