加工中心刀柄

加工中心刀柄介紹隨著加工中心在零件機(jī)械加工中的運(yùn)用越來越普遍，加工中心刀柄的使用也越來越多。但是，刀柄的種類有很多，我們必須選擇精度足夠的、經(jīng)濟(jì)的、使用方便的刀柄用于零件的加工，這就要求我們對刀柄有全面的了解。刀柄，用于連接加工中心主軸與切削刃具的裝備。這就如同人用手拿著筆寫字，人是機(jī)床，筆是切削刃具，手就是刀柄。如圖1所示，由于刀柄是與主軸連接、與刀具連接，所以刀柄的分類也主要有兩種分類。按與加工中心主軸的連接方式分類：分為7:24錐度刀柄和1:10錐度刀柄；按刀柄與刀具的連接方式分類：分為側(cè)固式刀柄、彈簧夾套式刀柄、液壓刀柄、熱漲刀柄等。圖1一、刀柄與主軸連接方式加工中心的主軸和刀柄之間通常采用錐度配合。錐度配合特點(diǎn)是具有定心性好、間隙或過盈可以方便地調(diào)整等。圖2錐度C=（D-d）/L，如圖2。因此刀柄按錐度也分為7：24和1：10兩大類。（一）、7:24錐度刀柄定位原理及特點(diǎn)1、7:24錐度刀柄定位原理圖3圖47:24錐度刀柄通過長錐面限制X、Y方向的移動及轉(zhuǎn)動，Z方向的移動5個自由度，通過拉力F與錐面產(chǎn)生的摩擦力限制Z軸的轉(zhuǎn)動（如圖3、圖4所示），從而實(shí)現(xiàn)刀柄的完全定位，此定位方式刀柄端面與主軸端面有間隙，如BT系列刀柄。2、7:24錐度刀柄的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1）、不自鎖，可以實(shí)現(xiàn)快速裝卸刀具；2）、刀柄的錐體在拉桿軸向拉力的作用下，緊緊地與主軸的內(nèi)錐面接觸。3）、7：24錐度的刀柄在制造時只要將錐角加工到高精度即可保證連接的精度，所以成本相應(yīng)比較低，而且使用可靠。缺點(diǎn)：1）、單獨(dú)的錐面定位。7：24錐度刀柄連接錐度較大，錐柄較長，導(dǎo)致a、換刀行程長，換刀時間慢；b、刀柄重量增加，機(jī)床損耗功率增加。2）、在高速旋轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，主軸前端錐孔會發(fā)生膨脹，膨脹量的大小隨著旋轉(zhuǎn)半徑與轉(zhuǎn)速的增大而增大，見圖5，但是與之配合的7：24錐度刀柄由于是實(shí)心的所以膨脹量較小。（如：在離主軸中心r=0.02m處，一質(zhì)量為m=100g的質(zhì)點(diǎn),在機(jī)（三）、7:24錐度刀柄和1:10錐度刀柄的對比1、軸向變化對比圖10從上圖10可看出，在轉(zhuǎn)速≤10000r/min時，7:24錐度刀柄與1:10錐度刀柄軸向變化差異不大；在轉(zhuǎn)速≥10000r/min時，7:24錐度刀柄軸向變化量劇烈增大。2、加工效果對比圖11圖12如圖11、圖12所示，在加工條件相同的情況下，1:10錐度刀柄加工的表面質(zhì)量明顯高于7:24錐度刀柄。所以，我們在選擇刀柄錐度時，如果使用到的最大轉(zhuǎn)速≤10000r/min，軸向精度要求不太高，表面質(zhì)量要求不太高時，我們可以選擇成本更低的7:24錐度刀柄，如BT系列刀柄。相反，我們就選擇1:10錐度刀柄，如HSK系列刀柄。二、刀柄與刃具連接方式刀柄與刃具的連接必須在保證精度的前提下牢固可靠。連接方式有很多，常用的一般為以下幾種刀柄。（一）、側(cè)固式刀柄單側(cè)固雙側(cè)固斜側(cè)固圖13側(cè)固式刀柄，就是使用專用螺釘從側(cè)面頂緊刃具，使刃具與刀柄牢固連接，見圖14。根據(jù)刃具的不同，又可分為單側(cè)固，雙側(cè)固，斜側(cè)固，如圖13。裝夾直徑25mm以上刀具，建議使用雙側(cè)固方式。側(cè)固式刀柄的優(yōu)缺點(diǎn)如下：圖14側(cè)固式刀柄的優(yōu)點(diǎn)：1、裝夾方便；2、傳遞扭矩大；3、使用內(nèi)冷無需附件。圖14側(cè)固式刀柄的優(yōu)點(diǎn)：1、裝夾方便；2、傳遞扭矩大；3、使用內(nèi)冷無需附件。側(cè)固式刀柄的缺點(diǎn)：1、裝夾精度不高；2、刀柄動平衡不好；3、通用性不好。根據(jù)側(cè)固式刀柄的特點(diǎn)，一般用于粗加工、轉(zhuǎn)速不高的加工或重切削加工等，如螺紋底孔的加工，粗鉆加工等。（二）、彈簧夾套式刀柄圖15圖16彈簧夾套刀柄是通過旋緊螺母，使用彈簧夾套壓緊刃具的連接方式，見圖15、圖16。彈簧夾套刀柄的特點(diǎn)：1、最常用的是ER彈簧夾頭,使用方便,價格便宜,通用性好，但夾持力不強(qiáng)。2、在夾持大的場合，可選用各種強(qiáng)力彈性夾頭刀柄。3、彈簧刀柄以其結(jié)構(gòu)簡單，夾持精度高而被廣泛使用。圖17因?yàn)閺椈蓨A套刀柄夾持力有限，主要用于夾持柄徑相對較小的鉆頭、立銑刀、絞刀、絲錐等直柄刀具。（三）、液壓式刀柄圖18圖19液壓式刀柄是通過旋進(jìn)螺釘，液壓油使刀柄內(nèi)腔形變，達(dá)到壓緊刃具的目的，如圖18、圖19所示。如果同一個刀柄要夾持不同直徑的刃具，可通過使用變徑套的方式，如圖20所示。但這會增大刃具的夾持誤差。液壓刀柄的特點(diǎn)：圖20液壓式刀柄的優(yōu)點(diǎn):1、裝夾精度高；2、裝夾方便。圖20液壓式刀柄的優(yōu)點(diǎn):1、裝夾精度高；2、裝夾方便。液壓式刀柄的缺點(diǎn):1、價格高；2、維護(hù)不便、易漏油；3、夾緊力不強(qiáng)、剛度低。圖21圖22液壓刀柄有上述缺點(diǎn)，但是其中部分缺點(diǎn)可以通過其他方式解決：如圖21所示，液壓刀柄可以設(shè)計(jì)兩處變形點(diǎn)，從而增加夾持力與夾持剛性；另，通過一體式刀柄設(shè)計(jì)，解決維護(hù)不便、易漏油的問題，如圖22所示。（四）、熱漲式刀柄圖23圖24熱漲刀柄是通過加熱刀柄夾持部分，使夾持孔擴(kuò)張，裝進(jìn)刃具之后，夾持部分冷卻，達(dá)到固定刃具的目的，圖23為熱漲裝置，圖24為熱漲刀柄。優(yōu)點(diǎn):1、動平衡好，適合于高速加工。2、重復(fù)定位精度高，一般在0.002mm以內(nèi)。優(yōu)點(diǎn):1、動平衡好，適合于高速加工。2、重復(fù)定位精度高，一般在0.002mm以內(nèi)。3、夾緊力大，支承好。4、徑向跳動小，可0.002mm～0.005mm。5、清洗方便。5、清洗方便。缺點(diǎn):1、需要額外的熱漲裝置2、裝夾操作不便3、刀柄壽命受限4、刀柄的柔性差（四）刀柄與刃具連接方式的對比：彈簧夾套式液壓式熱漲式綜合比較可用于所有工序，通用性好不適合高速加工，維護(hù)成本高非常適合高速加工，裝夾精度高，動平衡好，通用性好刀具跳動在離夾持位置4d距離的跳動為10um左右在離夾持位置4d距離的跳動為5um左右在離夾持位置4d距離的跳動為3um左右刀柄剛性好差很好。夾持力超過主軸夾持