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北一圣和BTF双面锁紧刀柄

时间: 2011-06-28 13:01 来源: 作者: 北一圣和点击:
高速切削加工有比普通加工大5-10倍的切削速度,可以减少加工时间,显著提高加工效率,能够获得更高的加工精度和表面质量。但是,与主轴之间的联接会问题,当主轴转速达到上万转以后会严重影响刀体刚性,并在轴向产生窜动,而高速加工要求确保高速度下主轴与刀具联结状态不能发生变化。北一圣和双面锁紧刀柄采用蝶簧锥套形式,刀柄设计为可轴向移动的锥套结构,刀柄主体最大移动量为:0.4mm。当刀柄装入主轴后,首先以7/24锥面定心,拉刀机构将拉钉拉紧,把刀柄主体向左拉动,在拉力的作用下使刀柄法兰面与主轴端面贴紧,形成刀柄与主轴端面双面紧密结合。

在现代机械切削加工技术中,高速切削越来越多地被提及,高速切削技术应用也越来越广泛。国内外生产商、刀具生产商也都向高速、高精度切削机床方向发展。

顾名思义,高速切削首先是高主轴转速,主轴转速要达到12000r/min以上。另一方面,就是高进给速度,300m/min以上的进给速度。目前,切削工具越来越多地采用人造金刚石(PCD),立方氮化硼(CBN),整体硬质合金,或在硬质合金上涂上CBN,TIC等化学涂层,使刀具可以承爱高达300-500m/min的切削线速度。

因而,高速切削加工有比普通加工大5-10倍的切削速度。最大优点是能减少加工时间,显著提高加工效率,能够获得更高的加工精度和表面质量。但是,高速切削也存在一些问题。首当其冲的就是刀具与主轴之间的联接问题,当主轴转速达到上万转以后会严重影响刀体刚性,并在轴向产生窜动。

高速加工要求确保高速度下主轴与刀具联结状态不能发生变化。但在高速时主轴前端锥孔由于离心力的作用会膨胀,膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大,标准7/24实心刀柄膨胀量较小,在拉刀机构的拉力作用下,刀具的轴向位置会发生变动(如图1),产生轴向窜动。当转速更高时,主轴7/24内锥与刀柄7/24外锥会产生更大间隙,这时刀柄的联接刚性会急剧下降!

为解决这一不利因素的影响,北一圣和在消化吸收日本圣和双面锁紧刀柄的基础上,开发出了适应国内高速主轴的BTF系列双面锁紧刀柄系统。

北一圣和双面锁紧刀柄采用蝶簧锥套形式(见图2),刀柄设计为可轴向移动的锥套结构,刀柄主体最大移动量为:0.4mm。当刀柄装入主轴后,首先以7/24锥面定心,拉刀机构将拉钉拉紧,把刀柄主体向左拉动,在拉力的作用下使刀柄法兰面与主轴端面贴紧,形成刀柄与主轴端面双面紧密结合。


图2

当主轴在高速旋转时,主轴前端锥孔由于离心力的作用发生膨胀时,在拉刀力的作用下蝶簧进一步压缩,保持法兰端面与主轴端面紧密结合。

这种双面锁紧结构的优点是:

1. 消除高速旋转时因离心力产生主轴锥部膨胀而发生Z向窜动
2. 提高刀柄刚性

普通刀柄与双面锁紧刀柄刚性对比如表1所示。

3. 提高加工效率、延长刀具寿命

双面锁紧刀柄加工刚性明显提高,所以不仅在高速下有显著的优势,在低速切削下也有优势。 普通BT50与BTF50面柄铣削如下图3所示工件。

■使用机床:

立式MC(MAX4,000min‐1)

■比较刀柄:

BT50‐FMA50.8‐75
BTF50‐FMA50.8‐75

■ 切削条件:

S=320min-1切削量2.5mm

实验切削结果如表2所示:

从表2实验数据我们可以看出在相同机床、相同刀具、相同切参情况下,双面锁紧BT刀柄刀具寿命比普通BT刀柄刀具寿命提高2.8倍。而在进给速度提高1倍的情况下刀具寿命仍比普通BT刀柄刀具寿命长。

4.减小主轴负荷,提高表面加工精度

以加工图4平面为例:

实验切削结果如表3所示:

从表3实验数据我们可以看出,在相同机床、相同刀具情况下,普通BT刀柄载荷值波动较大、表面光洁度粗糙。双面锁紧BTF50刀柄载荷值稳定、加工表面光滑。

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