高速銑削工具系統概述
時間：2024-04-08 14:38:40 來源：admin 點擊：0次
高速加工是集材料科學,、工程力學,、機械動力學和制造科學于一體的高新加工技術,，在汽車制造、航空航天和機械加工多個行業(yè)得到了越來越廣泛的應用,。眾所周知,，高速銑削在高速加工中扮演了非常重要的角色，據了解,，高速加工中有40%來自高速銑削加工,，而高速銑削工具系統是高速銑削機床的重要組成部分，其性能將影響到加工質量和加工效率,。因此,，高速銑削工具系統的研究與開發(fā)倍受國內外機械工程專家和學者的關注。
半個多世紀以來,，傳統的BT（7∶24錐度）工具系統在機械加工中發(fā)揮了重要的作用,。下圖為高速加工時BT工具系統工作示意圖,。高速加工時主軸工作轉速達到每分鐘數萬轉,，在離心力作用下主軸孔的膨脹量比實心的刀柄大，使錐柄與主軸的接觸面積減少,，導致BT工具系統的徑向剛度,、定位精度下降；在夾緊機構拉力的作用下,，BT刀柄的軸向位置發(fā)生變化,，軸向精度下降,，從而影響加工精度；機床停車時,，刀柄內陷于主軸孔內將很難拆卸,。另外，由于BT工具系統僅使用錐面定位,、夾緊,，還存在換刀重復精度低、連接剛度低,、傳遞扭矩 能力差,、尺寸大、重量大,、換刀時間長等缺點,。為解決上述問題，德國,、美國,、日本等工業(yè)發(fā)達 國家相繼開發(fā)出若干新型工具系統，以滿足現代機械加工生產的要求,，例如：HSK工具系統,、KM工具系統和BIG-plus工具系統。
在工具系統的開發(fā)過程中,，動平衡漸漸成為評價一個工具系統好壞的重要指標之一,。在高速切削加工過程中，主軸轉速非常高,，因此,，在高速旋轉的刀具系統中，就存在著殘余不平衡量（不對稱的質量）,，會產生與轉速成平方關系的離心力,，這種動態(tài)負荷會激起刀具和機床的振動，從而導致加工表面質量,、刀具壽命和主軸軸承壽命的下降,，甚至影響到加工過程的正常進行。為減小或限制這種殘余不平衡量產生的動態(tài)負荷的影響,，應對刀具系統進行必要的動平衡,。在高速切削加工過程中，刀柄的動平衡是改善整體式部件質量分布的過程,，以將不平衡質量及其作用力減小至可接受水平,。動平衡可以通過不同方法實現：添加重量、去除材料（例如,，EPB刀柄）或實施調節(jié)（例如,，EPB鏜頭上的動平衡環(huán)）,。對工具系統進行動平衡時常常采用去除材料的方法，EPB刀柄的動平衡如圖所示,。
動平衡的好壞可由動平衡品質來衡量,，而動平衡品質由動平衡質量G、單位不平衡量e和轉速n決定,，以上三者的關系如圖（摘自ISO1940標準）所示,。其中單位不平衡量e也被稱為不平衡偏心，即重心相對刀柄旋轉軸線偏離的距離,。動平衡降低了e,，換言之，使得重心距旋轉軸盡可能的接近,。這樣也就減小了旋轉刀具的橫向振動,。
在高速切削加工過程中,，工具系統的動平衡質量G取決于轉速n,、刀柄質量M和殘余不平衡量U，不參考轉速n不能確定動平衡質量G,。對于刀柄,，最好使用單位不平衡量e和殘余不平衡量U來確定其動平衡質量，e或U可通用于所有刀柄,，而G必須相對特定n來表達,，其中，e可容易地由U（通過動平衡機得到）除以刀柄質量M計算得到,。一般情況下,，ISO40刀柄轉速大于10000r/min需要認真考慮動平衡問題，轉速在15000r/min以上時強力建議使用動平衡工具系統,，ISO50刀柄轉速大于8000r/min時考慮動平衡問題,。而可調節(jié)平衡工具系統在動平衡機上作過精確平衡后，在20000r/min,，40刀柄預平衡至G2.5,；在15000r/min，50刀柄預平衡至G2.5,。隨著高速切削加工技術的發(fā)展,，刀柄在加工中的重要性愈來愈凸顯，而動平衡作為刀柄研究中的一項重要內容,，必將會受到越來越多的機械工程專家和工具廠商的重視,。
