高速刀柄的应用与产品特性

国际金属加工网 2016年10月10日

面对现代制造业既要柔性又要高效生产的挑战,面对日益激烈的市场竞争和不断降低制造成本的压力,高速切削加工成为提升制造业竞争力的关键点。高速切削加工不同于传统加工的加工方式。与之相比,高速切削加工主轴转速高,切削进给速度高,切削量小,但单位时间内的材料切除量却增加了3-6 倍。它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征,在汽车工业航空航天模具制造电子行业和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用,是当代先进制造技术的重要组成部分。

高速切削加工技术能有效的缩短生产周期, 降低加工成本,但在实际加工中,有时其加工效果并未达到预期的目标。当然原因很多,但未能正确选用与高速运转的主轴相配合的刀柄是关键因素之一。机床主轴的高速运转如果没有合适的刀柄相配合,不但不能达到预期的性能,还可能会损坏机床主轴的精密轴承,降低机床的寿命。若想保证在高速切削加工中获得满意的加工精度,就得选择相应的刀柄,这一点往往未能引起人们的重视,可是实际上作为连接机床主轴和切削刀具发挥重要作用的刀柄,对所制造的零件是否达到相关标准的要求或变成废次品,对使用的切削刀具是否会快速磨损及是否能长时间使用、对使用的切削刀具是否可达到所期待的高效率、能否延长机床及刀具的有效加工时间等起着决定性的作用。

影响上述效果的主要因素是刀柄的精度、动平衡、刚性及夹持力。因此,在确定采用高速切削加工时,应能在种类繁多的刀柄系统中,正确选择适合高速切削加工用的刀柄系统。考虑刀柄标准时,同心度及径向跳动应优先考虑,保证同心度的目的是使刀具和主轴正确地绕同一轴线旋转,它与主轴的形式无关。针对不同的主轴标准,HIPPSC 推出了自主研发具有技术专利的BT-GER高速刀柄、BT-GSK 高速刀柄、HSKGER高速刀柄、HSK-GSK 高速刀柄。这两种不同类型的刀柄系统均能很好的满足高速切削加工的要求且已应用于电子、模具及汽配行业,并取得了很好的加工效果。

高速刀柄在高速切削加工中的应达到哪些要求?

1、系统精度: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的一致性。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。GER 高速刀柄GER 刀柄配用3um 级筒夹,跳动精度小于5um ;刀柄夹装范围为整数,即ER20-6N(5 ~ 6),装夹柄径必须为6,不能装夹小数(如5.3),而ER 弹性刀柄可以装夹范围5 ~ 6 内;由于刀柄装夹的筒夹变形量小,所以达到重复装夹精度高,筒夹的使用寿命长等特点。

2、系统刚度:刀具系统的静、动刚度是影响加工精度及切削性能的重要因素。刀具系统刚度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。GER高速刀柄选用特殊材料,经过工艺处理,硬度在58-60°之间,与主轴硬度接近,加强耐磨性,在常规热处理下,还增加了-196°超深冷处理。锥度严格执行AT3 标准,贴合面达90% 以上。

3、动平衡: 高速切削加工条件下,微小质量的不平衡都会造成巨大的离心力,在加工过程中引起机床的急剧振动。因此,高速刀具系统的动平衡非常重要。BT-GER 刀柄G2.5 最大值可达30000RPM,HSK-GER 刀柄G2.5 最大值更是达到了40000RPM。

4、夹持力:刀柄对刀具的夹持力的大小和夹持精度的高低,在高速切削中也具有十分重要的位置。如果刀柄对刀具夹持不牢固,轻则降低加工精度,重则导致刀具及工件损坏,甚至引发安全事故。提高刀具系统夹持精度,就必须设法使刀具得到精密可靠定位,确保足够夹持力,就必须严格控制和提高刀具系统配合精度、加大夹持长度、优化结构设计及合理选材。GER 高速刀柄为解决夹持力问题,设计研发了GER全圆螺帽,该螺帽采用特殊材料,经过特殊工艺处理,采用T 型螺牙设计,这种设计前后自适应定位,起到定位导向作用,保护螺纹牙,方便实用且重复装夹精度高;同时夹持力提升50%,避免掉刀。该螺帽不但取得了国家技术专利,还在行业应用中得到了广泛的好评。

5、表面质量:在同等条件下,切削速度增大到一定的值后,表面粗糙度随着切削速度增大而降低。从而获得杰出的表面质量。

高速切削加工技术是一项全新的、正在发展之中的先进实用技术,在工业发达国家已得到广泛的应用,取得了巨大的经济和社会效益。在我国高速切削加工技术的开发和应用处于初步阶段,但国内已进口了大批高速加工设备,也开发了多种高速机床和加工中心,还有许多可供应高速切削刀具系统的工具企业。只要充分认识高速切削加工技术的优越性和所带来的经济效益的潜力,完成可迅速把高速切削加工技术的应用推进到一个新水平,优化制造成本,提升企业的产品竞争力!


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