高速加工用雙面接觸和三面接觸刀柄系統(tǒng)

    在高速加工中，一種用于機(jī)床主軸與刀具聯(lián)接的新接口——雙面和三面接觸的7:24錐度刀柄在日本得到應(yīng)用。
    雙面接觸7:24刀柄，是指在工作時(shí)，刀柄的法蘭端面與主軸端面、刀柄的7:24錐體與主軸錐孔同時(shí)接觸。一般來(lái)講，雙面接觸完全是靠控制主軸孔和錐柄的制造精度來(lái)保證的。三面接觸刀柄則是把7:24圓錐與主軸錐孔的接觸又細(xì)分為兩個(gè)部位的接觸——錐體的大徑部分、錐體的小徑部分分別與主軸孔接觸。這樣，再加上刀柄法蘭端面與主軸端面的接觸，稱為三面接觸刀柄。它是靠柄部上安裝的錐形開(kāi)口膨脹套來(lái)達(dá)到的。
    與傳統(tǒng)使用的7:24錐柄相比，實(shí)現(xiàn)這種同時(shí)接觸，無(wú)論是對(duì)錐柄還是對(duì)主軸端部都提出了更嚴(yán)格的要求。使用傳統(tǒng)的7:24錐柄時(shí)，法蘭端面與主軸端面之間有一定的間隙。要消除這個(gè)間隙實(shí)現(xiàn)端面接觸，必須保證：①機(jī)床制造廠把主軸前端面向前延伸(40號(hào)延伸約1毫米，50號(hào)延伸約2毫米)——可以通過(guò)專門設(shè)計(jì)制造主軸或?qū)�傳統(tǒng)主軸進(jìn)行翻修來(lái)達(dá)到。②刀柄制造廠把傳統(tǒng)刀柄的法蘭側(cè)面向主軸方向延伸(40號(hào)延伸約1毫米，50號(hào)延伸約2毫米)，而且有著更為嚴(yán)格的形位公差要求。
    雙面接觸刀柄的工具有很多優(yōu)點(diǎn)，最顯著的優(yōu)點(diǎn)就是增加了由于法蘭面與主軸接觸帶來(lái)的高剛性、高穩(wěn)定性，從而提高了刀具壽命。同時(shí)允許機(jī)床工作時(shí)加大進(jìn)給量，以提高加工效率。使用雙面接觸刀柄有利于高速加工(hsm)，典型的hsm應(yīng)用包括：精密模具加工和醫(yī)療、宇航零件生產(chǎn)。主軸轉(zhuǎn)速可高達(dá)20000rpm或更高。在這個(gè)轉(zhuǎn)速下，如果使用傳統(tǒng)的7:24錐柄，由于離心力的作用，主軸產(chǎn)生微小的膨脹，刀柄會(huì)在拉緊力作用下跟進(jìn)、嵌入主軸孔，造成卸刀困難。隨著雙面接觸cat型式刀柄的研發(fā)，就避免了刀具跟進(jìn)嵌入的缺點(diǎn)。高速機(jī)床使用這種刀柄可實(shí)現(xiàn)空心錐柄hsk的使用效果，能顯著地提高生產(chǎn)率，特別是在用直徑很大的重型刀具加工特長(zhǎng)零件的情況下。從成本的觀點(diǎn)看，雙面接觸不一定比原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的cat刀柄貴，但是用戶得到了更大的靈活性，在經(jīng)過(guò)改進(jìn)以后的主軸上，原來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的cat刀柄，仍然可以使用，只是端面不接觸而已。
    三面接觸刀柄的結(jié)構(gòu)保證了它在主軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，效果特別好。當(dāng)離心力引起主軸擴(kuò)張時(shí)，錐體根部的碟形彈簧，壓著開(kāi)口的錐套成比例地膨脹，緊貼主軸孔。這個(gè)膨脹
    套的作用就像一個(gè)振動(dòng)衰減裝置，從而平均延長(zhǎng)刀具壽命3～5倍，并且在加工鋁合金、工具鋼及其它合金時(shí)，工件表面質(zhì)量得到提高。三面接觸7:24刀柄，在臥式加工中心上加工深孔取得了很好的效果。因?yàn)榈侗�上�?ldquo;浮動(dòng)”開(kāi)口錐套，能使z軸偏斜減至最小，從而保證了同軸度。據(jù)介紹，這種刀柄無(wú)須特殊保養(yǎng)，它的膨脹套可耐100萬(wàn)次的刀具更換。
    由于它有一個(gè)開(kāi)口的錐形膨脹套，能使刀具柄部與機(jī)床主軸之間保持圓錐大徑、圓錐小徑和法蘭端面的全面接觸。
    這種三面接觸7:24刀柄實(shí)現(xiàn)了刀柄與主軸的全面接觸，達(dá)到了消除振動(dòng)的目的，適應(yīng)了當(dāng)今高速、高精度加工需要。