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斗山机床高速刀具的几何结构设计

发布者:新迈特机械  发布时间:2017/8/30 14:06:07

(1)斗山机床刀体结构
斗山机床高速镜刀在很高的回转速度下工作时,其刀体和可转位刀片均受到很大的离心力作用,要求设计十分可靠的刀体结构和刀片夹紧结构。机夹可转位刀片的结构形式应能实现一个作用力的封闭连接;刀体结构形式要求与刀片之间形成封闭连接;刀片装卸应尽可能容易;刀片夹紧机构要有足够的夹紧力。图8-5中给出了三种刀体与刀片的安装夹紧形式。为了调节刀具的不平衡度在刀体上径向安装了调整螺钉。

在高速切削中采用的平面镜刀刀体现已使用铝合金制造,其优点是刀具重量约为钢的60%,明显降低了转动惯量,使达到斗山机床主轴最高转速的时间大为缩短,有利于刀具的更换;大尺寸刀具不容易产生颤动。日本住友电气工业公司的RF型号刀体的铝合金,其抗拉强度为576N/mm2,硬度150HB,是一般铝合金的2倍。为了提高铝合金刀体的表团硬度,采用表面硬质氧化膜处理,可使表面硬度达到350-400HV。

要使刀轴连续具有良好的高速性能,最佳途径是将原来仅靠锥面连接定位,改为锥面与端面同时接触定位。后者虽然是一种过定位方案,但因其能弥补仅靠锥面定位方案的许多不足,现在已经成为高速刀具与主轴连接的主要结构形式,目前最有代表性的是德国的HSK刀柄和美国的KM刀柄。

HSK刀柄为德国亚琛工业大学开发的一种新型的高速锥型刀柄,与常用的BT刀柄不同,它采用锥面与端面双重定位的方式(图8-10),通过斜模结构推开开口套筒,使空心辆部产生弹性变形来实现径向定位,再用高精度凸缘面来保证轴向定位和刚性,并从夹持原理上消除了离心力的副作用。HSK的轴向、径向刀具更换重复定位精度均达到1μm, HSK短锥柄部长度短(约为标准BT锥柄长度的1/2)、重量轻,因此换刀时间短,有利于高速ATe及斗山机床小型化。

在整个速度范围内, HSK锥柄比BT锥柄具有更大的动、静径向刚度 和良好的切削性能。同时该刀柄的增力效果显著,可达牵引力的3倍,适合于20000-46000r/min的超高速主轴,被誉为是"21世组的刀柄"。


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