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高速铣削加工模具之刀具与机床连接技术

2008年04月23日 09:45中国机床商务网点击:2991

    在高速铣削加工模具中,刀具技术最关键,而且涉及面多,主要体现在刀具材料及几何参数选择、刀具的损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具的安全性等问题上。
    相关报道
    刀具材料及几何参数选择
    刀具的损坏与检测
    刀具与机床的连接技术
    刀具的安全性
    在高速切削条件下,刀具与机床的连接系统是影响加工精度和刀具安全性的重要方面,传统的标准7:24锥度实心长刀柄结构已不能满足高速切削的要求,必须研制和开发各种新型结构的刀柄来连接刀具与机床。高速切削条件下,要求刀具系统(刀具、夹头和刀柄)具有以下特点:
    (1)较高的刀具系统精度
    刀具系统精度包括系统定位夹持精度和刀具重复定位精度,前者指刀具与刀柄、刀柄与机床主轴的连接精度;后者指每次换刀后刀具系统精度一致性。刀具系统具有较高的系统精度,才能保证高速加工条件下刀具系统应有的静态和动态稳定性。
    (2)较高的刀具系统刚性
    刀具系统的静、动刚性是影响加工精度及切削性能的重要因素。刀具系统刚性不足会导致刀具系统振动,从而降低加工精度,并加剧刀具的磨损,降低刀具的使用寿命。
    (3)较好的动平衡性
    高速加工条件下,微小质量的不平衡都会造成巨大的离心力,引起机床和加工过程的急剧振动。因此,高速刀具系统的动平衡非常重要。
    为了适应高速切削加工对刀具系统的要求,近十多年来,各工业发达国家相继研制开发了多种新型结构的刀柄。目前最具有代表性的是德国的HSK刀柄、美国的KM刀柄以及日本的BIG—PLUS刀柄。
    HSK刀柄由锥面和法兰端面完成径向和轴向双面定位,实现与主轴的刚性连接。当刀柄在机床主轴上安装时,锥度为1:10的空心短锥柄与主轴锥孔完全接触,起到定心作用,实现刀具与主轴间的同轴度。此时,HSK刀柄法兰盘与主轴端面间还存在着约0.1mm的间隙。在拉紧机构作用下,拉杆向左移动使其前端锥面将弹性夹爪径向胀开,同时夹爪的外锥面作用在空心短锥柄内孔的30°锥面上,空心短锥柄产生弹性变形,并使其端面与主轴端面靠紧,实现了刀柄与主轴锥面和主轴端面同时定位和夹紧的功能。
    KM刀柄是与HSK刀柄并存的1:10短锥空心刀柄,锥柄长度仅为标准7:24锥度实心长刀柄的1/3。由于配合锥度较短,部分解决了端面与锥面同时定位而产生的干涉问题。另一方面,KM刀柄与主轴锥孔间的配合过盈量较高,可达HSK刀柄结构的2~5倍,连接刚度比HSK刀柄高。同时,与其它类型的空心锥柄连接相比,相同法兰外径采用的锥柄直径较小,因而主轴锥孔在高速旋转时扩张小,高速性能好。 
    通过对刀具材料及几何参数、刀具损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具安全性四个方面分析了高速铣削淬硬模具时对刀具的要求,只有解决好高速铣削刀具这些问题,才有利于模具高速铣削加工技术的推广应用。
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