金屬切削加工車間總是致力于獲得更好的質(zhì)量、更高的一致性及更快的產(chǎn)出,同時(shí)也非常關(guān)注控制或降低成本。為滿足更高的性能標(biāo)準(zhǔn)或更低的單位成本,加工中心與多任務(wù)機(jī)床正不斷更新?lián)Q代。可轉(zhuǎn)位刀片能夠顯著降低成本,不過隨著切削速度的提高,要獲得高質(zhì)量的加工、更長的刀具壽命、穩(wěn)定的生產(chǎn)和一致的加工結(jié)果,刀片的穩(wěn)定性必須更好?,F(xiàn)代生產(chǎn)中必須重視刀片在徑向和軸向的微小位移,才能保持更高的切削速度,延長刀具壽命并生產(chǎn)出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。
在刀片穩(wěn)定性方面,目前已采取了各種措施來解決可轉(zhuǎn)位刀片的定位與夾緊問題,以確保刀片在只有zui小位移或竄動的情況下,能安全可靠地承受切削負(fù)載。現(xiàn)在,山特維克可樂滿的新型ilock接口能獲得的刀片保持力。
對某些切削力使刀片靠向刀片座側(cè)壁從而使刀片獲得很好的支撐和定位的工序來說,常規(guī)刀片座典型的三點(diǎn)定位方式仍然有效。而其他一些加工,例如仿形車削、高速加工、螺紋切削和精銑等,則對刀片夾持的穩(wěn)定性要求更高,常規(guī)方法已無法滿足這種要求。在這些應(yīng)用領(lǐng)域,只有采用特別的方法抵消施加在切削刃上的徑向切削力的影響,才能穩(wěn)定獲得高質(zhì)量的加工結(jié)果。
刀片夾緊不安全的風(fēng)險(xiǎn)
高速加工時(shí)作用在刀片上的離心力非常大。例如,在主軸速度高達(dá)40 000r/m的高速切削期間,如果硬質(zhì)合金刀片(假定重0.015kg)從直徑40mm銑刀的刀片座中松脫,那么刀片將以84m/s的速度飛出--這相當(dāng)于從手槍中射出子彈!
大多數(shù)常規(guī)的刀片夾緊方式無法避免刀片產(chǎn)生微崩刃或刃線破裂,進(jìn)而出現(xiàn)刀片失效的刀片細(xì)微位移。這就使得在高速切削期間不得不頻繁換刀,其結(jié)果是既耗時(shí)又費(fèi)錢。更長、更可靠且可預(yù)測的刀具壽命是確保加工、經(jīng)濟(jì)、成功的關(guān)鍵所在。
如何獲得小公差和更長的刀具壽命
我們可看到市場上不斷增長的多種需求:制造公差越來越小,對表面質(zhì)量的要求越來越高,并且也要求金屬切削加工車間與其客戶做到步調(diào)一致。刀具必須能執(zhí)行多任務(wù)工序,或者集成在多任務(wù)裝置中,零件變得更加復(fù)雜,而保持市場競爭力則需要不斷提高生產(chǎn)效率。
這些因素的累積對穩(wěn)定性提出了更高的要求。在很多切削工序(不僅僅是精密加工)中,切削刃或刀片即使出現(xiàn)細(xì)微的位移都是無法接受的。
1. 重視刀片的微小位移
仿形車削工序中刀具路徑的變化會在刀片上施加額外的徑向力,由此導(dǎo)致刀片在刀片座內(nèi)部出現(xiàn)非常輕微的位移。當(dāng)這些一般不超過幾微米的微小位移不斷反復(fù)出現(xiàn)時(shí),就足以使切削刃出現(xiàn)較大移位,從而導(dǎo)致加工性能下降,在精加工工序中尤其如此。尺寸精度、刀具壽命和切屑控制也會因此而受到影響。
在刀片調(diào)整或轉(zhuǎn)位時(shí),刀片位移會影響定位精度。傳統(tǒng)車刀中刀片和刀體有關(guān)的配合公差不可能獲得較高的切削刃重復(fù)定位精度。雖然這樣已經(jīng)足夠滿足某些工序的要求,但需要更好的刀片和刀體接口的加工應(yīng)用正日益增多。
仿形車削中切削深度和進(jìn)給方向的不斷變化通常要用較長的尖角刀片來應(yīng)對,這就產(chǎn)生了所謂的“杠桿效應(yīng)”:不斷變化的切削力的作用點(diǎn)離刀片座和刀片夾緊螺釘相對較遠(yuǎn),這樣會迫使切削刃出現(xiàn)非常細(xì)小的錯(cuò)位,傳統(tǒng)的刀片座支承側(cè)面會因此很快產(chǎn)生塑性變形,對刀片穩(wěn)定性的不利影響逐漸加大。通常,在距設(shè)定的換刀間隔或生產(chǎn)批量遠(yuǎn)未達(dá)到前,加工能力就已經(jīng)顯著下降了。
2. 安全的刀片夾緊
對旋轉(zhuǎn)刀具的夾緊還有其他影響因素,包括質(zhì)量不平衡、軸向和徑向圓跳動量等。在高主軸轉(zhuǎn)速下,刀片夾緊變得非常重要,如何安全和地夾緊刀片對加工能力與切削速度來說至關(guān)重要。
此外,切削速度的增大需要用到結(jié)構(gòu)簡單、精密可調(diào)從而獲得zui小跳動的平衡過的刀具,夾持它們的刀柄或夾頭也應(yīng)具有*的性能。工件加工中要求在旋轉(zhuǎn)刀具中可轉(zhuǎn)位刀片定位,沒有刀片位移的風(fēng)險(xiǎn)。
3. 突破限制--ilock接口
刀片與刀體之間ilock接口的研發(fā)得益于用于沉割槽加工、端面切槽、鏜削和某些車削與仿形加工工序的corocut切斷與切槽刀具的經(jīng)驗(yàn)。由于需要承受更高的橫向切削力,因此一種新型的刀片接口應(yīng)運(yùn)而生:這種位于刀片底面的v形導(dǎo)軌面正好與刀體中對應(yīng)的槽相配合(見圖1)。經(jīng)過進(jìn)一步的開發(fā)與測試,*種ilock高精度接口誕生了。此類接口在機(jī)械彈性與堅(jiān)固性之間達(dá)到很好的平衡,適合現(xiàn)有工序所涵蓋的刀具材料和所用的切削工藝。ilock接口推出后,用戶可以直接感受其帶給車削、銑削與螺紋切削的好處。
圖1
加工事例
1. 車削
作為ilock概念的一部分,coroturn tr可以提高車削性能與優(yōu)化加工結(jié)果。仿形加工更容易使刀片出現(xiàn)微小位移,因?yàn)樽饔迷诔R姷膁形或v形刀片上的切削力使得在刀片座中的刀片受力狀況非常不好,類似“大懸伸”一般。
刀片t形導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)將刀片地定位于刀體的刀片座中,并使切削刃的位置始終保持高穩(wěn)定性。仿形車削刀片要經(jīng)常改變進(jìn)給方向,還要應(yīng)對在外圓車削、端面車削、仿形車削和凹槽車削時(shí)的切削深度的變化(見圖2)。t形導(dǎo)軌接口能夠防止刀片出現(xiàn)影響精加工的零件尺寸精度和表面粗糙度的微小位移。刀片的t形導(dǎo)軌幾乎就在切削刃的下方與刀體相應(yīng)部分配合,夾緊螺釘?shù)娜蝿?wù)只是把刀片向下壓向刀體上相應(yīng)的t形導(dǎo)軌接口。效率下降。其好處包括更短的加工時(shí)間,這是由于無需通過降低進(jìn)給率或切削深度來消除可能的刀片位移,從而提高了生產(chǎn)效率。zui終結(jié)果是更好和更一致的零件質(zhì)量、更長且可預(yù)測的刀具壽命以及減少了因刀具偏置而引起的停機(jī)次數(shù)。當(dāng)加工余量較小時(shí),由于切削刃的定位很好,因而切屑控制也比常規(guī)產(chǎn)品好。由于重復(fù)定位精度很高,coroturn tr也提高了切削刃預(yù)調(diào)的能力。
圖2
2. 銑削
由于主軸速度不斷提高,并且加工質(zhì)量一致性也愈發(fā)關(guān)鍵,因此對銑刀而言,刀片的夾緊和定位就變得更為重要。為了獲得令人滿意的高速加工性能,就需要格外重視刀片夾緊的安全性與精度。
銑刀的徑向圓跳動量會影響到刀具的平衡,當(dāng)切削速度和主軸速度提高時(shí),這種特性就變得更加重要,因?yàn)榧词购苄〉奶鴦恿恳矔绊懙叫阅芘c安全。
刀片定位可直接影響銑削零件的表面質(zhì)量。例如,精加工直角臺階面時(shí),切削刃在刀體上的精度會影響接刀誤差;同樣,面銑刀刀片切削刃的軸向圓跳動對工件的表面質(zhì)量具有決定性影響。
對于當(dāng)銑削型腔或類似特征時(shí)常見的坡走銑這類的工序,切削力因刀具路徑而變化,作用在刀片上的壓力有使其在刀片座中出現(xiàn)位移的趨勢。采用ilock技術(shù)牢牢地夾緊刀片能夠防止出現(xiàn)刀片的微小位移,并提供這些工序(很多都采用高速加工技術(shù))所要求的高安全性。
ilocktm技術(shù)--鎖定到位
ilock接口專為滿足現(xiàn)代汽車零部件生產(chǎn)對高穩(wěn)定性、高安全性、質(zhì)量一致性、刀具壽命的可預(yù)測性以及高主軸速度等日益增長的需求而研發(fā)。為了獲得更高水平的切削性能,就不能局限于iso標(biāo)準(zhǔn)。由于刀片固定得非常到位,因此ilock可提供更高的能力。這種好處已在許多銑削和車削應(yīng)用中得到證明。螺紋車削是一種非常依賴于高精度刀片定位的應(yīng)用。將ilock技術(shù)擴(kuò)展至該領(lǐng)域會大大提高加工性能和加工質(zhì)量。