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技術(shù)文章
銑削時無抖動的刀夾的選擇技巧
閱讀：3175 發(fā)布時間：2015-2-9
低水平的粗加工時代已經(jīng)被如今高速、高質(zhì)的社會發(fā)展所淘汰。當(dāng)今要想在較短的時間里切除掉大量的切屑，就需要采用*的切削刀具和高性能的刀夾系統(tǒng)。
對于較大的材料切除量，需要采用較高的進(jìn)給量和較大的吃刀量，以便在很短的時間里，盡可能地切除較多的工件材料，達(dá)到zui高的生產(chǎn)率。
在銑削時，由主軸箱、主軸、刀夾、刀具和工件構(gòu)成的整個系統(tǒng)承受著特別大的負(fù)載。由專門與加工工藝相適應(yīng)的，諸如硬質(zhì)合金、鈦基硬質(zhì)合金（Cermet）或立方氮化硼等刀具材料制成的刀具，能特別好地經(jīng)受得住極大的交變載荷。為了減少斷裂的危險，個別的也可采用纖維強(qiáng)化的陶瓷刀具。
刀夾也承受著極大的負(fù)載，在端面銑削加工時，會產(chǎn)生能使刀具—刀夾系統(tǒng)發(fā)生偏斜的極大徑向力。而刀具偏斜的狀態(tài)與刀夾的結(jié)構(gòu)、刀具—刀夾系統(tǒng)的懸伸長度和切削用量有關(guān)。此外，部分會產(chǎn)生很大的軸向推力（與切削刀刃的螺旋角有關(guān)），在zui不利的情況下，這個力會使刀具從刀夾中拔出。
選擇適合于進(jìn)行粗加工的刀夾，需主要考慮4個關(guān)鍵性因素：1.回轉(zhuǎn)精度：如果所夾緊的刀具與刀夾的軸線不同心，在加工時刀具就會產(chǎn)生沖擊。這將導(dǎo)致刀刃產(chǎn)生微觀破裂，并加速刀具磨損。此外，回轉(zhuǎn)精度嚴(yán)重影響到能否保持工件加工的尺寸和公差。綜合考慮這些后果，因此，在材料切除量大的切削中，也常常要采用回轉(zhuǎn)精度小于0.003mm（在距離刀夾端部2.5倍刀具直徑的部位測量）的精密刀夾。
2.夾緊力：夾緊力是關(guān)系到刀夾和刀具之間的接口能否產(chǎn)生扭矩的關(guān)鍵。如果有足夠的夾緊力，刀具就能連續(xù)地切削工件材料。如果夾緊力太小，刀具就會在刀夾中發(fā)生旋轉(zhuǎn)，致使切削不穩(wěn)定。在的情況下，刀具甚至*會從刀夾中脫落下來。為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，過去的大多數(shù)是采用了成型連接的刀夾系統(tǒng)，用于材料切除量大的切削加工。但是，這種刀夾系統(tǒng)在回轉(zhuǎn)精度方面往往不夠高。目前，由于技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)力鎖緊連接的刀夾也可以確保較高的夾緊力，采用這種刀夾，可以平穩(wěn)地進(jìn)行材料切除率大的粗加工。
3.徑向剛性：能承受多大的切削力，這與刀夾的徑向剛性有關(guān)。刀夾材料的特征（彈性模量）、刀夾的幾何特征（尺寸大小、形狀和壁厚），以及刀夾與整個機(jī)床系統(tǒng)的連接狀況是影響徑向剛性的主要因素。刀夾結(jié)構(gòu)尺寸越短、直徑越大、刀具和刀夾組成的系統(tǒng)部件越緊密成一體、刀夾的夾持孔的壁越厚、在機(jī)床主軸上刀夾的支撐越牢固，就越能提高刀夾的徑向剛性。
4.減震性能：在銑削加工時，不可避免產(chǎn)生振動。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是由加工過程中切削厚度的不均勻、單個刀齒在切削過程中斷續(xù)的切削有關(guān)，也與刀具—刀夾系統(tǒng)的不平衡有關(guān)。刀夾可以類似于減震器來吸收振動，就有利于進(jìn)行平穩(wěn)和均勻的切削加工。這樣就可以減小噪音，提高工件表面的加工質(zhì)量，延長刀具的使用壽命和提高機(jī)床主軸的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
如果對在市場上流行的刀夾技術(shù)就其4個性能特征進(jìn)行比較，表明這些刀夾存在著明顯的差別。Weldon刀夾在回轉(zhuǎn)精度方面顯然較低，并容易產(chǎn)生抖動。傳統(tǒng)的彈簧夾頭回轉(zhuǎn)精度和夾緊的重復(fù)精度以及夾緊力方面都較低。熱脹冷縮式夾頭具有較高的回轉(zhuǎn)精度、較大的夾緊力和較高的徑向剛性。但是，由于是整塊類型的夾緊裝置，在進(jìn)行粗加工時對產(chǎn)生的振動幾乎難于實現(xiàn)阻尼。因此，很長一段時間為這種粗加工專門設(shè)計的精密夾頭是一種基于三棱應(yīng)力鎖緊技術(shù)的精密夾頭，是作為粗加工用的夾頭。這種夾頭的格子形腔式結(jié)構(gòu)確保了其特別高的剛性。此外，由銅合金鑄造的嵌件有著突出的減震作用，這種減震性能大約要比熱脹冷縮式夾頭高4倍。
對于較大的材料切除量，需要采用較高的進(jìn)給量和較大的吃刀量，以便在很短的時間里，盡可能地切除較多的工件材料，達(dá)到zui高的生產(chǎn)率。
在銑削時，由主軸箱、主軸、刀夾、刀具和工件構(gòu)成的整個系統(tǒng)承受著特別大的負(fù)載。由專門與加工工藝相適應(yīng)的，諸如硬質(zhì)合金、鈦基硬質(zhì)合金（Cermet）或立方氮化硼等刀具材料制成的刀具，能特別好地經(jīng)受得住極大的交變載荷。為了減少斷裂的危險，個別的也可采用纖維強(qiáng)化的陶瓷刀具。
刀夾也承受著極大的負(fù)載，在端面銑削加工時，會產(chǎn)生能使刀具—刀夾系統(tǒng)發(fā)生偏斜的極大徑向力。而刀具偏斜的狀態(tài)與刀夾的結(jié)構(gòu)、刀具—刀夾系統(tǒng)的懸伸長度和切削用量有關(guān)。此外，部分會產(chǎn)生很大的軸向推力（與切削刀刃的螺旋角有關(guān)），在zui不利的情況下，這個力會使刀具從刀夾中拔出。
選擇適合于進(jìn)行粗加工的刀夾，需主要考慮4個關(guān)鍵性因素：1.回轉(zhuǎn)精度：如果所夾緊的刀具與刀夾的軸線不同心，在加工時刀具就會產(chǎn)生沖擊。這將導(dǎo)致刀刃產(chǎn)生微觀破裂，并加速刀具磨損。此外，回轉(zhuǎn)精度嚴(yán)重影響到能否保持工件加工的尺寸和公差。綜合考慮這些后果，因此，在材料切除量大的切削中，也常常要采用回轉(zhuǎn)精度小于0.003mm（在距離刀夾端部2.5倍刀具直徑的部位測量）的精密刀夾。
2.夾緊力：夾緊力是關(guān)系到刀夾和刀具之間的接口能否產(chǎn)生扭矩的關(guān)鍵。如果有足夠的夾緊力，刀具就能連續(xù)地切削工件材料。如果夾緊力太小，刀具就會在刀夾中發(fā)生旋轉(zhuǎn)，致使切削不穩(wěn)定。在的情況下，刀具甚至*會從刀夾中脫落下來。為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，過去的大多數(shù)是采用了成型連接的刀夾系統(tǒng)，用于材料切除量大的切削加工。但是，這種刀夾系統(tǒng)在回轉(zhuǎn)精度方面往往不夠高。目前，由于技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)力鎖緊連接的刀夾也可以確保較高的夾緊力，采用這種刀夾，可以平穩(wěn)地進(jìn)行材料切除率大的粗加工。
3.徑向剛性：能承受多大的切削力，這與刀夾的徑向剛性有關(guān)。刀夾材料的特征（彈性模量）、刀夾的幾何特征（尺寸大小、形狀和壁厚），以及刀夾與整個機(jī)床系統(tǒng)的連接狀況是影響徑向剛性的主要因素。刀夾結(jié)構(gòu)尺寸越短、直徑越大、刀具和刀夾組成的系統(tǒng)部件越緊密成一體、刀夾的夾持孔的壁越厚、在機(jī)床主軸上刀夾的支撐越牢固，就越能提高刀夾的徑向剛性。
4.減震性能：在銑削加工時，不可避免產(chǎn)生振動。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是由加工過程中切削厚度的不均勻、單個刀齒在切削過程中斷續(xù)的切削有關(guān)，也與刀具—刀夾系統(tǒng)的不平衡有關(guān)。刀夾可以類似于減震器來吸收振動，就有利于進(jìn)行平穩(wěn)和均勻的切削加工。這樣就可以減小噪音，提高工件表面的加工質(zhì)量，延長刀具的使用壽命和提高機(jī)床主軸的運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
如果對在市場上流行的刀夾技術(shù)就其4個性能特征進(jìn)行比較，表明這些刀夾存在著明顯的差別。Weldon刀夾在回轉(zhuǎn)精度方面顯然較低，并容易產(chǎn)生抖動。傳統(tǒng)的彈簧夾頭回轉(zhuǎn)精度和夾緊的重復(fù)精度以及夾緊力方面都較低。熱脹冷縮式夾頭具有較高的回轉(zhuǎn)精度、較大的夾緊力和較高的徑向剛性。但是，由于是整塊類型的夾緊裝置，在進(jìn)行粗加工時對產(chǎn)生的振動幾乎難于實現(xiàn)阻尼。因此，很長一段時間為這種粗加工專門設(shè)計的精密夾頭是一種基于三棱應(yīng)力鎖緊技術(shù)的精密夾頭，是作為粗加工用的夾頭。這種夾頭的格子形腔式結(jié)構(gòu)確保了其特別高的剛性。此外，由銅合金鑄造的嵌件有著突出的減震作用，這種減震性能大約要比熱脹冷縮式夾頭高4倍。