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鏜刀使用說明

發布時間:2013/8/10 11:58:36    瀏覽次數:8403次

目錄
1簡介2使用方法3安裝步驟4調整方法5設計方法6質量分析


簡介


  鏜刀是鏜削刀具的一種,一般是圓柄的,也有較大工件使用方刀桿,最常用的場合就是內孔加工,擴孔,仿形等。有一個或兩個切削部分、專門用于對已有的孔進行粗加工、半精加工或精加工的刀具。鏜刀可在鏜床、車床或銑床上使用。
  因裝夾方式的不同,部有方柄、莫氏錐柄和7:24錐柄等多種形式。 單刃鏜刀切削部分的形狀與車刀相似。為了使孔獲得高的尺寸精度,精加工用鏜刀的尺寸需要準確地調整。微調鏜刀可以在機床上精確地調節鏜孔尺寸,它有一個精密游標刻線的指示盤,指示盤同裝有鏜刀頭的心桿組成一對精密絲桿螺母副機構。當轉動螺母時,裝有刀頭的心桿即可沿定向鍵作直線移動,借助游標刻度讀數精度可達 0.001毫米。鏜刀的尺寸也可在機床外用對刀儀預調。 雙刃鏜刀有兩個分布在中心兩側同時切削的刀齒,由于切削時產生的徑向力互相平衡,可加大切削用量,生產效率高。雙刃鏜刀按刀片在鏜桿上浮動與否分為浮動鏜刀和定裝鏜刀。浮動鏜刀適用于孔的精加工。它實際上相當于鉸刀,能鏜削出尺寸精度高和表面光潔的孔,但不能修正孔的直線性偏差。為了提高重磨次數,浮動鏜刀常制成可調結構。
  為了適應各種孔徑和孔深的需要并減少鏜刀的品種規格,人們將鏜桿和刀頭設計成系列化的基本件──模塊。使用時可根據工件的要求選用適當的模塊,拼合成各種鏜刀,從而簡化了刀具的設計和制造。
  

使用方法
  刀具安裝時,要特別注意清潔。鏜孔刀具無論是粗加工還是精加工,在安裝和裝
  配的各個環節,都必須注意清潔度。刀柄與機床的裝配,刀片的更換等等,都要擦拭干凈,然后再安裝或裝配,切不可馬虎從事。
  刀具進行預調,其尺寸精度,完好狀態、必須符合要求?赊D位鏜刀、除單刃鏜刀外,一般不采用人工試切的方法,所以加工前的預調就顯得非常重要。預調的尺寸必須精確,要調在公差的中下限,并考慮因溫度的因素,進行修正、補償。刀具預調可在專用預調儀、機上對刀器或其他量儀上進行。
  刀具安裝后進行動態跳動檢查。動態跳動檢查是一個綜合指標,它反映機床主軸精度、刀具精度以及刀具與機床的連接精度。這個精度如果超過被加工孔要求的精度的1/2或2/3就不能進行加工,需找出原因并消除后,才能進行。這一點操作者必須牢記,并嚴格執行。否則加工出來的孔就不能符合要求。
  應通過統計或檢測的方法,確定刀具各部分的壽命,以保證加工精度的可靠性。對于單刃鏜刀來講,這個要求可低一些,但對多刃鏜刀來講,這一點特別重要?赊D位鏜刀的加工特點是:預先調刀,一次加工達到要求,必須保證刀具不損壞,否則會造成不必要的事故。
  
安裝步驟
 

  1、將刀橋用螺栓1連接在刀柄上
  2、將精鏜刀座安裝在刀橋上
  3、將配重塊安裝在滑動體上
  4、刀具調整:
  1)松開鎖緊螺釘;
  2)根據刻度線粗調刀座,刀尖尺寸小于要加工尺寸0.5mm左右,[ 注意:通過復合調整精鏜刀座與刻度盤來保證粗調尺寸];
  3)擰緊鎖緊螺釘,擰動調整螺釘(精鏜刀座上的),頂緊鎖緊螺釘桿部,以防讓刀;
  5、用同樣方法調整配重塊,調好動平衡;
  6、鎖緊鎖緊螺釘,試鏜,測量加工孔的尺寸與要求尺寸比較,計算出偏小數值;
  7、松開鎖緊螺釘,旋刻度盤(刻度盤每轉動一小格代表0.01mm的直徑切深變化),使移動量至計算出的偏小數值;
  8、鎖緊螺釘,加工工件至尺寸.
  注意事項:
  注意精鏜刀頭的調整,請勿過分用力(切莫旋轉刻度盤超出范圍);
  用紅漆封堵的地方不能拆動,否則會損壞微調裝置;
  定期保養,注潤滑油.
  

調整方法
  鏜刀是精密孔加工中不可缺少的重要刀具,其加工孔的精度能達到IT6級,表面粗糙度可達到’Ra0.8~1.6μm,常見的型式有螺紋式微調鏜刀、偏心式微調鏜刀、滑槽式雙刃鏜刀以及浮動鏜刀等。這些微調鏜刀各具特點,在實際生產中得到廣泛應用,其中螺紋差動式微調鏜刀構思新穎,微調精度高,可自動消除螺紋間隙,是一種具有發展前途的微調鏜刀。
  1、螺紋差動式微調鏜刀的設計與制造
  微調鏜刀由刀頭體1、內螺紋導向套3、調節套6等組成,安裝在鏜刀桿2上,其中調節套6與內螺紋導向套3的聯接螺紋為M27×1.5-7H,而刀頭體連接螺紋8與調節套6的聯接螺紋為M12×1.25-6H(左)。為了防止內螺紋導向套3的轉動和移動,分別采用一個徑向緊定螺釘4和一個軸向緊定螺釘7。為了確保刀頭體的軸向導向移動和固定不動,采用了兩只緊定螺釘9、10。
  為了消除聯接螺紋M27×1.5-6H的間隙,采用了壓縮彈簧5。彈簧5的作用是使調節套6向右運動,微調時調節套6的外螺紋M27×1.5的右側面與內螺紋導向套M27×1.5的左側面相接觸,該彈簧力的作用方向與刀具在切削中產生的擠壓力方向是一致的,所以鏜刀工作時不會松動,該力經過徑向和軸向緊定螺釘4、7,直接傳至鏜刀桿2上(見圖2)。
  在對調節套6進行微調時,由于該聯接的外螺紋M27×1.5是右旋螺紋,故當其順時針轉動一周時,將使刀頭體向左(前)移動1.5mm;與此同時由于調節套與刀頭體連接的螺紋M12×1.25是左螺紋,在其順時針轉動一周時,該左螺紋又將使刀頭體向右(后)移動1.25mm,所以此時刀頭體的實際移動為
  L=1.5-1.25=0.25(mm)
  即鏜刀實際只前伸0.25mm。由于調節套6右端面上有等分刻度50格,所以旋轉調節套6每微調一格時鏜刀的進刀量為
  0.25÷50=0.005(mm/格)=5μm/格
  2 、螺紋差動式微調鏜刀的制作要點
  刀頭體1及刀頭體聯接螺紋8選用35CrMoA材料,這種材料的強度和韌性較高(硬度為30-38HRC),材料淬火變形小,高溫下蠕變強度高,可在600℃溫度下長期工作。
  調節套6宜選用40Cr材料,此材料含碳適中,綜合機械性能良好,淬透性好,熱
  變形小,熱處理調質硬度為260-290HBS。
  內螺紋導向套3選用20Cr材料,并在其內螺紋M27×1.5表面和內孔f20表面采用滲碳或滲氮,使其內表面硬度達55-58HRC;外圓表面不作滲碳或滲氮處理,其硬度為22-25HRC,與鏜刀桿2的硬度相近。
  內螺紋導向套3的兩個外圓柱表面,分別選用f26 H7/k6,f34 H9/d9;f26 H7/k6為裝配基準孔,兩外圓柱表面和內孔的不同軸度允差為0.01mm以內,否則將會產生裝配應力。內螺紋導向套3的內孔與刀頭體的外圓配合選用f20H8/g7較好,以確保刀頭體在切削時不易產生振動。
  調節套6與刀頭體聯接螺紋M12×1.25-6H(左),其內外螺紋應按DH,Dh精度加工,此時內外螺紋的配合間隙為Xmin=EI-es=0,可提高其調節精度,減少螺紋間隙。
  彈簧5選用60SiMn,硬度為45-50HRC,彈簧的規格為1.6×24&time;12,n=3圈,預壓力約為50-60N。
  兩只緊定導向螺釘的下圓柱表面最好采用20Cr,進行滲碳處理,其緊定導向圓柱部分的尺寸與刀頭體鍵槽寬度的配合采用,滲碳表面為50-55HRC。
  3 、微調鏜刀的安裝與調整
  安裝時應先將內螺紋導向套3圓周上兩個預制孔對正鏜刀桿2上的兩緊定導向螺釘孔,裝入鏜刀桿2的孔中,再擰入緊定導向螺釘,使內螺紋導向套3基本定位,然后在鏜刀桿對應位置上,與內螺紋導向套3配鉆,攻絲并裝上徑向和軸向緊定螺釘,使內螺紋導向套3完全固定。
  擰出兩個緊定導向螺釘、裝入彈簧5和調節套6,使彈簧壓縮約10mm,基本上達到規定的預壓力;固定調節套6使其不轉動,擰入刀頭體和刀頭體聯接螺紋8的組合件,使M12×1.25螺紋進入深度約) 扣螺紋,再對正刀頭體上的鍵槽與緊定導向螺釘孔的方位擰入兩個緊定導向螺釘9、10,使刀頭體1不轉動,鏜刀即全部裝配完畢。
  調整時,必須先用對刀板或百分表將鏜刀刀尖預調至理想尺寸(±0.1mm范圍)內,稍微松開兩個緊定導向螺釘,再轉動雙螺紋調節套6進行微調。微調好后,再將兩個緊定導向螺釘擰緊,鏜刀即可工作。
  經生產實踐證明,螺距差動式微調鏜刀微調精度高,操作簡單方便,工作穩定性好,加工時不易振動,能自動消除M27×1.5螺紋的間隙;同時,該微調鏜刀的刀頭體采用可轉位刀片,容易拆裝更換,可廣泛用于坐標鏜床和數控機床上的精密孔加工。該微調鏜刀調節范圍小,為適應大孔的加工,可通過改變刀頭體1的不同長度以擴大調節范圍。
  
設計方法
 

  1 、刀具設計思路與特點
  機夾可轉位車刀是將具有合理幾何形狀和切削刃的成品可轉位刀片通過機械夾固方法裝配在刀桿上,當一條切削刃加工磨損至不能再用時,可通過轉位迅速更換新的切削刃。采用機夾可轉位車刀進行加工具有以下特點:
  刀具幾何參數和切削性能穩定,定位精度和重復精度較高,可保證刀尖位置變化在工件精度允許范圍內以及加工精度的一致性。
  刀片夾緊可靠,在切削力沖擊、振動及切削熱作用下不易松動。刀具壽命長,無需刃磨,操作簡便,可縮短停機換刀等輔助工時。
  刀桿轉位方便、快捷,并可反復使用,使用壽命長,可減少庫存量,簡化刀具管理。
  機夾可轉位車刀設計前角g=-4°,刃傾角l=-4°,切削刃具有足夠強度,可承受較大切削力沖擊,避免刀尖崩刃。 ;
  可轉位車刀片選用菱形國標通用刀片,可保證切削過程中自動卷屑及曲線加工的平穩性,且易于實現刀具標準化、系列化,適合自動化生產中的仿形車削。
  刀具采用螺銷壓緊式結構,螺釘通過刀片沉孔夾緊刀片,結構簡單,零件少,定位精度高,刀刃轉位重復精度高,容屑空間大。
  根據被加工材料特點,并考慮切削過程中刀刃的磨損,采用TiC+Al2O3+TiN復合涂層刀片。這種刀片可減小切屑與刀具的摩擦,在切削高溫下仍可保持高硬度及良好的抗氧化性,從而可提高刀片使用壽命,降低零件表面粗糙度。
  2 、刀具設計方法
  需加工的差速器殼體內球面尺寸分別為S=f138.5mm、f124mm、f161mm。工件材料:球墨鑄鐵GH45-33-15(芯部硬度HB150~190)。加工精度要求:相對于基準的位置度公差為f0.03mm,表面粗糙度Ra1.6µ;m。切削用量:切削速度vc=2m/s,進給量f=0.4mm/r,切削深度ap=3mm。加工機床:S1-325型數控機床。
  刀具設計步驟如下:
  根據被加工零件材質及加工要求,刀片材料選用YG6硬質合金基體的新型復合涂層(TiC+Al2O3+TiN)刀片。根據被加工零件特點及切削參數,刀片緊固形式設計為螺銷壓孔式結構。 可轉位刀片型式選用菱形國標通用刀片,刀尖角為55°,法向后角為7°,單面有V型斷屑槽,刀片厚度S=3.97,刀尖圓角半徑re=0.4±0.1mm;根據加工精度要求,刀片精度選用M級。確定可轉位刀片型號為DCMT11T304-V1。 ;
  刀片切削刃長度Sa=ap/sinkrcosl=3/sin62.5°cos-4°=3.39mm;粗車時應滿足切削刃長度L≥1.5Sa=5.086mm,所選刀片的主切削刃邊長L≈11.6mm,可滿足切削要求。
  機夾可轉位車刀刀頭,車刀刀桿槽的幾何角度設計
  已知參數:刀片法向后角anb=7°,刀片刃傾角lsb=0°;車刀的獨立角度kr=62.5°,ls=4°,預選后角ao=4°;刀桿槽主偏角krg=kr=62.5°,刀桿槽刃傾角lsg=ls=-4°。則刀桿槽前角gog可按下式計算:tangog=(tananb-a0/cosls)/1+tananbtanao/cosls)coslsg=0.052364957
  可得aog=2.9975528°,取aog=3°。驗算車刀后角ao:arctan(tananb-tanaogcoslsg)cosls/(1+tananbgogcoslsg)=0.06992572 可得ao=3.99°,與預選后角ao=4°接近,表明預選后角值合理。
  確定可轉位車刀刀桿與刀夾聯結方式:根據機床型號及中心高,為增加刀桿強度,刀桿截面尺寸設計為不等截面,裝刀刀夾與刀桿通過楔面自鎖聯結,可使刀具裝卸快捷、準確、可靠。
  3、設計的機夾可轉位車刀刀頭
  采用機夾可轉位車削方法替代原球面锪鉆加工方法后,不需制造專用夾具,在數控機床上一次裝夾即可完成差速器殼體內球面的加工。由于減少了換刀等輔助工時,提高了數控機床的加工效率,刀具無需刃磨,耐用度提高,使生產效率提高2倍,刀具成本降低75%。由于避免了原加工方法因刀具重磨帶來的加工誤差,產品質量也得到有效保證。
  

質量分析
  一般使用的硬質合金可調節浮動鏜刀,其主要特點是切削兼寬刃口擠壓成形,鏜后的孔表面緊密光滑。由于鏜刀在孔中呈浮動狀態,對底孔的圓柱度和同軸度要求較高。使用浮動鏜刀技術要求較高,經常產生孔尺寸不穩定和振紋等問題。
  1.、鏜刀桿上刀孔加工誤差對鏜孔質量的影響。
  刀孔尺寸12F7中心平面與機床回轉中心有偏差,原因為①刀孔加工與刀桿中心有偏差;②刀桿安裝與主軸回轉中心有偏差(車床上使用時較易產生),由于12F7的中心平面與回轉中心存在偏差,當主軸旋轉時,產生一個隨旋轉角度變化而方向也改變的徑向分力,這樣鏜出的孔徑將會大于浮刀尺寸。
  刀孔尺寸25F7兩側面與旋轉中心不垂直。如果刀孔尺寸25F7兩側面與刀桿中心不垂直,則浮動鏜刀將在孔中傾斜,這樣鏜出的孔徑將變小,而且還會產生明顯的刀痕。刀孔尺寸的制造誤差。鏜刀與刀孔為間隙配合,如果間隙太大,鏜孔時就會產生抖動,這樣將使加工出的孔徑尺寸不穩定,并產生振紋。
  2、半精鏜孔質量對浮銷的影響
  半精鏜孔質量的好壞,直接影響浮動鏜削的質量。在浮動鏜孔之前,半精鏜孔必須達到圓柱度、同軸度要求,表面粗糙度要低于Ra3.2。此外,半精鏜后余量不能太大,一般比鏜刀尺寸小0.06-0.12。
  3、鏜削用量對浮鏜質量的影響
  合理選用適當的鏜削用量也很重要,鏜削速度和進刀量過大或過小,都會影響孔徑尺寸和光潔度,合理的切削用量為:鑄件Vc=12m/min,f=1-2mm/r;鋼件Vc=10m/min,f=0.5-1mm/r。
  4、如何提高鏜削質量
  從以上分析來看,影響浮動鏜削質量的關鍵是刀孔的加工精度,而傳統的刀孔只能通過插削加工,不能保證較高的形位公差、尺寸公差和光潔度。
  在鏜削較深內孔時,由于鏜桿的剛性受到限制,鏜削時易產生振動,使浮鏜尺寸精度和光潔度下降。通過改成圖4形式后,由于“O”型圈的支承作用,將大大增強鏜削的穩定性。不同尺寸的內孔,只要更換相應尺寸的活塞,較方便。從使用效果來看,基本解決了加工深孔所產生的質量問題。
  另外,浮動鏜削時應加柴油冷卻與潤滑,浮刀導向角要全部移入孔內后方可鏜削。
  
發展趨勢
  現在的新型鏜刀可縮短工藝過程中的調刀時間,幫助用戶高速、小批量地生產產品,從而保證工廠和車間及時完成生產加工任務。此外,這種鏜刀自身可進行自動調節、修正磨損、補償誤差或自動成形。以KomTronic鏜刀為例,這一系列的侍服傳動鏜刀由美國Komet公司生產提供。鏜削加工頭內的滑板由侍服電機傳動,它控制著脈沖,使鏜桿向較大的直徑方向移動,或支持其向較小的直徑方向移動。這一機構提高了鏜床的加工精度,不需采用手工調節的方法調節螺絲。
  Komet公司的工程師們也在鏜桿內安裝了導軌,采用伺服電機來傳動鏜刀片,可使一錐形刀桿軸向移動,也可使鏜刀片向外擴大到更大的直徑或向內縮小到更小的直徑。這取決于鏜刀的設計,它可通過一個閉環系統,自動地對兩個平面進行補償。鏜刀頭的行程范圍可以變化,比如MO42可以在-1.0~+1.5mm的行程范圍內調節1mm,而U軸可偏離中心移動高達±25mm,鏜削精度可達±10mm。
  盡管這種自動化系統的費用較高,但其投資能夠很快得到回報,特別是在大批量生產過程中。比如在汽車工業中,MO42鏜刀頭可根據儀表測量值對連桿的每一次切削進行自動調節。再比如,一個U軸鏜削系統在鏜削時,可使一臺加工中心的加工能力在某種意義上像車床那樣,能夠切削凹面和進行倒角,有效地增加了一個加工軸。同時,一臺加工中心可以鏜削一個在高速情況下難以在卡盤上裝夾的零件。因為此時旋轉的只是鏜刀,而工件是不旋轉的,因此加工中心可以用這種刀具在很短的時間內進行加工生產,以達到所要求的表面光潔度。
  1、智能刀具
  Makino公司使用的是Smart系列智能刀具。Makino公司采用的方法不是利用電機進行傳動,而是采用切削液使其通過刀具,在流經切削區潤滑和冷卻前,迫使切削液起到另一個作用,那就是幫助清除切屑。一種稱作冷卻液可調鏜桿或CABB的雙重鑲刀片設計形式的鏜刀,其中包含一個內部的尼龍氣囊。隨著壓力的增加,氣囊隨之膨脹,迫使含有鑲刀片刀架上的兩個刀片向外擴張,因此使刀具的直徑擴大。
  然而,為了適應氣囊的要求,鏜刀所需的局限直徑至少應為51mm。為了使這一機構能縮套在鏜刀上,其直徑應小到25.4mm,為此,設計組開發了一種“簡易密封”裝置。Makino公司在兩個鑲刀片之間增加了一個夾心鋼片。這一中心件是固定的,隨著壓力的增加,里面的液體將推動刀片向外分離。
  雖然Makino公司設計和生產了精度達到0.51mm的鏜桿,但其設計的大部分CABB鏜刀精度卻能達到0.25mm左右。其原因是因為當刀具的精度一旦大大超過這一數值時,對于大部分工作而言,精度就開始過度下降。大部分的鑲刀片在需要更換前,其磨損只有0.127mm或更少。因此,仍然有余地使刀具擴大至第二次、甚至擴大至第三次使用。
  對Duratec 2.5L發動機缸體進行精加工這一性能可以使其減少許多無效的生產時間,比如用于對偏移量的調節、更換刀具和通過鏜孔將刀具退出。這樣,就可以在進刀過程中加工,并擴大間隙一般在每一鏜孔的底部然后在退刀過程中進行加工。CNC數控機床的軟件可以根據主軸背面獲得的壓力讀數進行自動調節。為了達到很高精度,可采用氣壓表測量孔徑,并給閉環控制系統提供必要的反饋信息。
  Makino公司制造了一種能夠在切削過程中使鑲刀片徑向內、外移動的另一類液壓鏜刀,可鏜削略呈橢圓形的孔徑,其直徑≥51mm。由于CNC數控機床的切削液壓力是可變的,其鑲刀片后面的葉片彈簧既可以使鑲刀片向外推動延伸,也可以在松弛后將它向內拉緊。其每側最大的移動距離為0.127mm。在發動機生產過程中,這一較小的移動量足以使孔徑成形,并糾正其圓柱度問題。
  2、 模塊式組合鏜刀
  模塊式鏜刀即是將鏜刀分為:基礎柄(Basic Holder)、延長器(Extension)、減徑器(Reduction)、鏜桿、鏜頭(Boring Head)、刀片座(Insert Holder)、刀片(Insert)、倒角環等多個部分,然后根據具體的加工內容(粗鏜、精鏜;孔的直徑、深度、形狀;工件材料等)進行自由組合。這樣不但大大地減少了刀柄的數量,降低了成本,也可以迅速對應各種加工要求,并延長刀具整體的壽命。
  模塊式鏜刀最先出現在歐洲市場,大約20年前日本大昭和精機株式會社(BIG)與瑞士KAISER公司進行技術合作,BIG-KAISER模塊式鏜刀首次出現在日本市場,并逐漸取代了一體式鏜刀的地位。
  現代鏜刀之所以能夠提供高精度和較大靈活性的另一因素是模塊式組合鏜刀的制造商也像其他的制造商那樣,已經投資了較好的生產加工工藝,以便充分發揮現代機床的加工能力。因此,現在的模塊式組合鏜刀具有更高的精度。10年前,零件的組裝重復精度達到0.0127~0.0178mm是可以接受的。但現在的情況不再如此了。Ingersoll刀具公司的模塊式組合刀具一般的公差尺寸范圍為2~4mm。
  Ingersoll公司的模塊式鏜刀可根據用戶的需要,直接將庫存的模塊元件組裝成鏜削系統。當然,這并不是意味著單件的實心鏜桿將很快在任一時間退出歷史舞臺。Ingersoll公司也投資了一條實心鏜桿生產線,使用導向塊作為它們的起點,他們可能會應用PCD鑲刀片加工有色金屬,或使用CBN鑲刀片加工鑄鐵。只需調節刀片的前、后角,就能夠使孔徑達到相應的精度要求。
  這類鏜桿不需要隨同鉆孔就可以自動鏜孔。有時候,Ingersoll刀具公司根據所謂的可控刀桿來生產這類鏜桿,就可以對主軸和工件之間任何未經校準的地方進行補償,因此效果非常不錯。這些刀桿上裝有調節螺絲,可補償X軸和Y軸的傾斜角度,從而使操作人員可根據工件的相對位置來測量調節刀具。
  這類刀具的其中一項用途就是鏜削加工汽車的閥座。生產一種特殊的刀具應用于一種可控的刀桿上,也許就能夠使客戶不必對氣缸體或氣缸蓋進行磨削加工,其經濟效益是十分可觀的。
  3、聯軸機構提高鏜刀的穩定性
  鏜削加工技術的另一新發展導致采用更好的刀具夾持方式。例如為了能夠在車床上進行鏜削加工,Sandvik Coromant公司開發了一種稱作EasyFix易于夾持的套筒,這種套筒簡化了刀具在中心線死點上的調節程序。當安裝較小直徑的鏜桿時,這一功能可以幫助用戶節約很多時間,因為較小直徑的鏜桿較難控制,一般應用于中心線偏差較小而危害極大的地方。
  對于旋轉刀具的應用領域而言,Sandvik公司的工程師們將全部精力集中在刀具的穩定性方面。在過去,人們將刀具夾持在只有直柄和幾個螺絲的端銑刀夾座上。使用Allen螺絲的普通夾持機構和鏜刀夾座只能對直徑產生7%~10%的影響力。由于接觸量較少,因此不太穩定,容易產生振動,尤其在今天切削速度普遍較高、而又處于長期懸掛的情況下更是如此。因此,許多刀具制造商重新又回到了制圖板前,開始開發可提高穩定性的聯軸機構。
  在Sandvik公司,工程師們使用該公司的Coromant Capto聯軸機構,這種機構是以多邊形系統為基礎的,可以使鏜桿的接觸面沿著其聯軸機構的軸線部分均勻地分布在圓周上。夾座后的活動螺絲以大約35.6N的軸向拉力,將該機構的各零件一起拉向鎖緊錐體上。這樣,不但獲得了面對面的接觸,而且還保證了刀具四周的夾持力。聯軸夾持機構可使切削力分布在整個多邊形的周圍,每一聯軸機構的偏差為0.0051mm。
  由于其接觸面大、軸向拉力高、光滑的淬火表面硬度達RC63,因此其所產生的穩定性和剛性使模塊式組合刀具比實心刀桿具有更好的優越性。各元件之間的連接點不但不會產生振動,而且還可以將鏜桿分成幾個部分,從而使其與更加合適、有利的頻率協調。采用這種概念的模塊式組合刀具,實際上其加工性能比實心鏜桿更加穩定。
  盡管采用更加穩定的設計和更好的生產技術具有重要的意義,但不平衡性是該工藝所固有的缺點,在現今高主軸轉速的情況下已變成了一個尖銳的問題。加工鏜刀一般是一種在主軸上偏心安裝的刀具。刀具的移動方向垂直于旋轉軸,并由此而產生較大的不平衡性,從而對直徑進行修正。由于在過去幾年中,主軸的速度在不斷提高,因此要保持公差精度和較好的表面光潔度就越來越困難了。
  4、提高鏜刀的平衡性
  鑒于此,幾十年來,鏜刀制造商們在鏜刀頭上增加了平衡配重裝置。采用這種類型的第一代產品需要技術和時間。在調節直徑的同時,操作人員需要手工調節重量,技術人員需要在平衡機上測定刀具,調節配重裝置,直到刀具達到平衡為止。然而在現在,凡是在較小批量生產的車間中,如果對刀具的調節需要盡可能擠出每一秒時間的話,采用這類方法所花的時間實在是太長了。
  為此,像BIG Kaiser精密刀具公司那樣的刀具制造商們開發了可自動補償平衡的鏜刀頭,用戶在鏜削直徑時可使鏜刀起到平衡的作用。當鑲刀片移動時,配重裝置也在相反的方向上不斷地移動來補償平衡。因此,只需作一次調節。這種方法既可節約時間,又可降低產生誤差的機率。
  Command公司還安裝了一種內置機構,在加工特殊的直徑時,可簡化其Urma MicroMax鏜刀頭的平衡程序。其設計特點是可以讓操作人員精確地平衡鏜刀頭,而不需要將它們放在平衡機上測量。這種方法可以比普通的刀具采用更高的鏜削速度。在平衡狀態下的鏜削加工,還能提高正圓度和表面光潔度。在某些情況下,當旋轉的速度高達20000r/min時,鏜刀頭就會充分發揮出這些優越性。
  在穩定性方面的改善并不局限于鏜刀頭的創新。刀具制造商也在努力采取各種措施,以克服鏜刀的振動問題,例如在其內部安裝一些防振機構。安裝這些機構以后,可延伸其實際長度:使直徑縱橫的比例或懸臂長度達到直徑的15倍。在某些情況下,如果能夠正確地使用協調原理和鑲刀片幾何形狀,Sandvik Coromant公司還可使鏜桿的長度達到直徑的20倍。
  雖然防振裝置會增加鏜桿的成本,但Sumitomo公司認為其新型防振X鏜桿將能改變這一技術的經濟性能。這種鋼制的鏜桿包括一個簡單的機械防振裝置,據報告稱該裝置可以很好地控制振動,從而可產生很高的表面光潔度,在6倍直徑的情況下,可延長刀具的使用壽命。
  刀具系統具有更好的平衡性和更大的剛性,這一優點使它能夠配置應用一些鑲刀片技術,對于鏜削加工而言,意義重大。例如,Sandvik Coromant公司已經在其精加工鏜刀系列上增加了帶有清掃裝置的鑲刀片。因為在清掃裝置幾何形狀上的刃面較長,而且清掃裝置也加強了刀尖半徑,并使刀刃能保持較長的切屑。清掃裝置的幾何形狀不僅提高了進給速度,而且也提高了表面光潔度,實際上還省去了磨削工序。因為它們還允許采用很鋒利的刀刃,要在孔徑上保持0.5‰的公差是很不尋常的。
  當然,在切削過程中的接觸面越大所產生的摩擦力就會越大。因此,Sandvik公司為其清掃器鑲刀片設計了特殊級別和特殊幾何形狀,從而使切削動作盡可能地自由,以限制熱量的產生,并承受所可能產生的額外熱量。Sandvik公司還推薦使用通過刀具的切削液,以幫助冷卻切削區域,使其保持很好的公差尺寸。
  為了提高粗加工的生產率,Sandvik公司引進了三刃模塊式組合鏜桿CoroBore 820。該公司的工程師們為這一旋轉刀具開發了一種模塊式結構的導軌系統,代替普通的套筒式機構,以使其能夠固定安裝到雙刃鏜桿上的兩個孔穴中。額外增加的孔穴可比雙切削頭形式的裝置的生產率提高50%。
  現代鏜刀較好的平衡性和穩定性,還具有另一重要的優點,這就是它們可以使用有先進材料制成的鑲刀片,例如CBN鑲刀片和帶有PCD刀尖或PCD刃面的鑲刀片。為了改善高轉速鏜刀的平衡有效性,Seco Carboloy公司曾經做過許多試驗,特別是對于像鋁材那樣的有色金屬。

 

參考資料:
開放分類:
機械、加工、數控、鏜床、刀具相關詞條:
刀具機床孔加工

 
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