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机床刀具系统的动平衡

发布者:新迈特机械  发布时间:2017/11/20 12:07:23

高速切削时,随着主轴转速的提高,在刀刃,刀柄-刀盘-央紧装置组成的刀具系统中,刀具和夹具的不对称形状、系统构件的连接间隙和夹紧的不精确、主轴的圆跳动和磨损、主轴刀具拉紧机构中拉杆碟形弹簧的偏移、冷却润滑液的影响等都会造成刀具系统的不平衡,会对主轴产生一个附加的径向载荷。由于斗山机床离心力的作用,主轴与刀具结合部位的锥孔会产生扩展效应,不仅会影响刀具和主铀的连接刚度,严重时还会飞出伤人。因此,高速加工要确保高速下主轴与刀具的连接状态不能发生变化,并且对动态平衡提出很高的要求,不仅要求主轴要有精密的动平衡,而且刀具装夹机构也需精密动平衡。

《高速旋转镜刀的安全性要求》标准规定:用于高速切削的镜刀必须经过动平衡测试,并应达到IS01940-1规定的Gl平衡质量等级以上。这种等级的动平衡要求,采用常规的方法仅在装配前对主轴的每个零件分别进行动平衡是不够的,还需在装配后进行整体精确动平衡,甚至还要设计专门的自动平衡系统来实现主轴在线动平衡,以确保主轴高速平稳地进行。

引起高速切削刀具系统不平衡的主要因素有:刀具的平衡极限和残余不平衡皮、刀具结构不平衡、刀柄不对称、刀具及夹头的安装(如单刃锺刀)不对称、主轴-刀具界面上径向的装夹精度;主轴的磨损和回转精度;刀具和主轴连接面上杂物颗校的污染等。

可有两种形式:一种形式是夹紧刀片的螺钉被剪断,刀片或其他夹紧元件甩飞;另一种形式是刀体的爆碎。在多数情况下首先出现的是前一种失效,即在较低的速度下出现零件甩飞,随着转速进一步提高达到刀体强度的临界值,才出现后一种失效,刀体爆碎。图8-14为模拟计算显示的这两种失效过程与转速的关系。在静止状态下刀片的夹紧力对刀体产生一个向心的变形,随着转速增加,一方面刀体弹性膨胀,刀片随刀体一起向外胀。同时,刀片的离心力克服螺钉夹紧力,使向心夹紧力和变形量逐渐减小,直至完全离开刀座的径向支撑,此时夹紧己完全失效,即达到曲线上的拐点,拐点以后,刀片开始迅速外移直至甩飞。

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