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數(shù)控車床BIG‘PLUS刀柄的開發(fā)與應(yīng)用

日期：2009年11月10　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：數(shù)控車床
    針對(duì)HSK刀柄的不足，㈠本BLG-DaishowaSeiM公司成功地開發(fā)一種稱為“Big-plus”的機(jī)床主軸與刀具的接㈠，實(shí)現(xiàn)刀具裝夾的最佳化。該系統(tǒng)仍采用錐柄，因此可’j現(xiàn)有的刀柄完全兼容，不會(huì)增加額外的刀具成本。由于它同樣實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主秈與刀柄之間的錐面和端面的同時(shí)接觸，從而滿足了機(jī)床—刀具接口對(duì)穩(wěn)定性和精度的要求。
    現(xiàn)有的連接在主釉端面與刀具怯蘭之間存在—個(gè)間隙，只有錐面接觸。數(shù)控車床而Big—plus系統(tǒng)則把這個(gè)間隙量分配給主軸和刀柄各一半，分別加艮主軸和刀柄法蘭的尺；十，開發(fā)配套的Big-plus加長(zhǎng)主軸和加厚法蘭的Big-plus刀柄。
Big和us刀柄的連接剛性提高幾倍，又與標(biāo)準(zhǔn)刀具完全兼容，即它可以裝在現(xiàn)有機(jī)床的主軸上使用，同樣，現(xiàn)有的錐柄刀具也可以裝在Big-plus的主軸上使用。因此，要實(shí)現(xiàn)主軸端面與刀具法蘭同時(shí)接觸，就必須同時(shí)采用Big-plus的主軸和刀柄。
    Big—聲us系統(tǒng)的主要特征足，當(dāng)?shù)毒呃�入機(jī)床工軸時(shí)引起主軸錐扎的彈件9‘張。裝刀時(shí)，刀具送入主軸以后在主軸端面與刀柄法蘭之間留有約0．02mm的間隙，斗刀柄被完全拉入時(shí)，主軸端口彈性擴(kuò)張，數(shù)控車床實(shí)現(xiàn)錐面與端面的同時(shí)接觸。
    為了確保錐面與端面的同時(shí)接觸，Big-plus系統(tǒng)的主軸和刀柄必須精確制作，以保證在刀柄拉入時(shí)伴隨主軸的擴(kuò)張實(shí)現(xiàn)刀具的軸向移動(dòng)和端面接觸所需要的尺寸精度。為此，需要有三個(gè)量規(guī)控制主軸錐孔的制造尺寸：(a)是校對(duì)環(huán)規(guī)，規(guī)定主軸錐面定位時(shí)端面的尺寸增量片；(b)是帶表塞規(guī)，它把校對(duì)環(huán)規(guī)的片尺寸傳遞給主軸：(c)是帶表的輔助錐規(guī)，它測(cè)量刀柄拉入時(shí)由于主軸擴(kuò)張所對(duì)應(yīng)的刀柄軸向位移量。
    拉緊刀柄時(shí)，主軸的擴(kuò)張量和土軸的設(shè)計(jì)與拉緊力有關(guān)。土軸錐面定位時(shí)，數(shù)控車床其端回位置尺寸允差越窄，則主軸9‘張量越小。與標(biāo)準(zhǔn)的7：24錐柄比較，Big-plus錐柄對(duì)彎矩的承載能力因一個(gè)明顯加人的支撐直徑而提高，從而顯著地提高了裝夾穩(wěn)定性。在標(biāo)準(zhǔn)的7：24錐柄上彎矩的支撐直徑是錐柄上的公稱直徑，而Big-plus刀柄的支撐直徑是法蘭的外徑，根據(jù)圓截面的慣性矩公式，刀桿的撓度與直徑的4次方成反比，由此得出，Big-plus相比標(biāo)準(zhǔn)7：24刀柄承受彎矩的能力是：對(duì)于$K40號(hào)刀柄提高3．5倍，對(duì)于SK50峙刀柄則提高3．9倍。
    Big—plus刀柄裝災(zāi)的穩(wěn)定性可以與HSK刀相媲美。但HSK的錐柄比7：24錐柄短，數(shù)控車床因此換刀行程短、速度快，這是有利的一面：然而短錐柄也有小利的一面，尤其是HSK-A型刀柄，其傳動(dòng)鍵與手軸錐孔是一個(gè)整體，山于制造技術(shù)上的原因，處于鍵這一段的錐面很難精確制造，使刀柄實(shí)際的有效錐面短于名義錐面。在使用長(zhǎng)刀具或徑向力大的刀具時(shí)，埡錐柄就成為一個(gè)缺點(diǎn)。根據(jù)杠桿定律，產(chǎn)生在刀具參考直徑處的切削力尸1作用在刀柄的法蘭處，在那里起一個(gè)回轉(zhuǎn)中心的作用，力再?gòu)脑擖c(diǎn)傳遞到錐柄的最后端支承點(diǎn)上，產(chǎn)生力尸2。錐柄越短，數(shù)控車床在那里產(chǎn)生的力尸2越大，其軸向分力蘆p也越大(這是一個(gè)向外椎刀柄的力，大的推力對(duì)刀柄裝夾的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生不利的影響)。
    Big-plus系統(tǒng)在應(yīng)用中顯示了很好的效果。在高的切削參數(shù)下，比現(xiàn)有的刀柄更可靠，井提高加下效率。刀柄的跳動(dòng)減少，重復(fù)換刀精度提高，有用于延長(zhǎng)刀具的壽命，提高加丁質(zhì)量和加下的安今性。數(shù)控車床由于實(shí)現(xiàn)了錐面與端面的同時(shí)接觸，避免了高速旋轉(zhuǎn)時(shí)主軸擴(kuò)張所引起的刀具軸向竄動(dòng)，因此在高速切削領(lǐng)域叮實(shí)現(xiàn)很高的加工精度。

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