如何正确选择刀具夹头

国际金属加工网 2017年02月15日

虽然与一台完整的加工中心相比,刀具夹头在价值上所占的比例很小,但它是连接机床主轴与刀具的重要工具系统。由于刀具夹头的质量对于最终加工结果有很大影响,因此选用最佳刀具夹头的重要性不可小视。

对于刀具夹头而言,最重要的性能要求是高速旋转时对刀具的夹持力、径跳精度以及可减小振动的平衡质量。刀具夹头的径跳精度必须小于0.003mm。为了支持机床直线驱动的高动力性,减轻由主轴、夹头和刀具组成的系统的重量对于获得良好的切削加工结果十分有利。

为了获得良好的切削加工结果,用户对刀具夹头的要求通常已有清晰的定义,而市场上有各种不同种类的夹头能够满足这些要求。由于不同的刀具夹持系统具有不同的技术特点和加工优势,因此根据用户的具体加工用途,有可能找到最理想的刀具夹头。

本文重点介绍以下四种类型的刀具夹持系统:①液压式刀具夹头;②多边夹紧式刀具夹头;③通用型刀具夹头;④热装式刀具夹头。

液压式刀具夹头

液压式刀具夹头是一种适用于大多数切削加工用途的刀具夹持系统。液压式刀具夹头采用了与常规夹头不同的刀具夹紧方式,作用力由一个螺旋机构(由螺纹、活塞和密封件组成)引入,通过操作(转动)螺旋机构,可以在夹头内部产生均匀的液压力。这种压力传导到一个膨胀钢套上,用于夹紧刀具。

液压式刀具夹持系统可达到最佳的径跳精度和小于0.003mm的重复性。液压式夹头夹持刀具时,利用刀柄中的液压油,可以提供很高的夹持力。由于避免了因刀具振动而引起的工件材料少量凸起,用户可以获得较高的工件表面加工质量和较长的夹头工作时间。

液压式刀具夹头不仅可以免维护和防止污垢进入,而且易于使用,并可为刀具提供较高的夹持安全性。

多边夹紧式刀具夹头

多边夹紧式刀具夹头的结构设计异常简单:利用一个磨削的多边形孔在三个位置牢固地夹紧刀具。在高速切削加工中,多边夹紧是一种理想的刀具夹持方式,因为刀具的夹紧是通过夹头的弹性变形来实现的。这种刀具夹头的主要优点是其外形结构非常紧凑小巧。

目前市场上有两种类型的多边夹紧式刀具夹头,可以覆盖各种不同的切削加工。一类是“细长型”夹头,其突出特点是夹持刀具的柄部很细,悬伸较长,可达性好。这种夹头也可用于夹持较短的刀具,优点是使用成本较低。另一类是“高刚性”夹头,其柄体较大,因此刚性也较好,能提供质量较高的径向力补偿。这两种类型的夹头都可以采用加长杆,从而在完成难加工任务时具有更好的加工柔性。左旋肉碱哪种牌子好排名玫瑰精油价格祛斑外用减肥产品去皱护手哪个牌子的好有效的彩妆刷哪个牌子好

由于刀具或加长杆的夹紧是在刀具柄部材料的弹性范围内实现的,因此不会影响刀具的使用寿命。利用一个外部夹紧装置,可在几秒钟内完成刀具的更换。该装置不需要任何外部能源,可在任何地方使用。这种特点使多边夹紧式刀具夹持系统非常适合需要频繁换刀的加工场合。

通用型刀具夹头

通用型刀具夹头有两种可选类型:一种适用于轻载加工,另一种适合中到重载加工。通用型刀具夹头一个非常重要的优势是具有良好的减振性,可以提高刀具使用寿命和工件表面加工质量,其价格与大多数高端套筒式刀具夹持系统不相上下。

这种刀具夹头也是利用与液压式夹头类似的膨胀技术来夹紧刀具的,只不过其膨胀是通过机械作用而不是通过液体介质来实现的。因此,这种夹持系统可为用户提供良好的减振性和较高的径跳精度(在夹头表面测量小于0.005mm)。

与套筒式刀具夹头相比,通用型刀具夹头的其他特点包括:能将夹头拉紧到硬停位置(无需使用扭矩扳手);可对圆形刀具的整个柄部进行牢固而安全的夹紧(套筒式刀具夹头在顶部附近夹紧力较大,而在夹紧孔的底部夹紧力较小);通过使用标准的中间套,可实现柔性夹紧;通过使用一个内部长度调节螺纹,可实现非常精确的轴向长度调整。

热装式刀具夹头

热装式刀具夹头是基于热胀冷缩原理,采用感应技术对夹头进行加热。

通过一个感应线圈(有些加热装置采用高频线圈)对夹头上刀具需要插入的部位进行精确加热,将刀具插入后,通过冷却套对夹头进行冷却,刀具柄部周围的夹头部位遇冷收缩,即可将刀具夹紧,并提供能够承受高扭矩的牢固夹持力。

热装式刀具夹头具有许多优点,主要包括高径跳精度(小于0.003mm)、高传动扭矩和比较小巧的外形设计。在减振性能上,热装式夹头则要逊于液压式夹头和多边夹紧式夹头。

小结

哪种刀具夹持系统最好?对于这个问题无法给出一个普遍适用的答案,因为这取决于用户的特定加工用途。在选择刀具夹头时,一个基本要求是必须了解夹头的静态和动态性能,并根据这些性能来确定夹头的安全性和有效的切削参数。

对各种不同种类的刀具夹头进行比较是非常困难的,因为它们在工作原理、结构设计和尺寸规格上各有千秋。只有在同时考虑某一特定加工要求时,才有可能对各种刀具夹头的优劣作出判断。刚性非常好的刀具夹头并不一定适合每一种加工;而最适合高速切削的刀具夹头也可能无法提供某些其他加工所需要的价值。


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