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數(shù)控車床BIG‘PLUS刀柄的開發(fā)與應用

日期：2009年11月10　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：數(shù)控車床
    針對HSK刀柄的不足，㈠本BLG-DaishowaSeiM公司成功地開發(fā)一種稱為“Big-plus”的機床主軸與刀具的接㈠，實現(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，不會增加額外的刀具成本。由于它同樣實現(xiàn)了機床主秈與刀柄之間的錐面和端面的同時接觸，從而滿足了機床—刀具接口對穩(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—個間隙，只有錐面接觸。數(shù)控車床而Big—plus系統(tǒng)則把這個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，又與標準刀具完全兼容，即它可以裝在現(xiàn)有機床的主軸上使用，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，要實現(xiàn)主軸端面與刀具法蘭同時接觸，就必須同時采用Big-plus的主軸和刀柄。
    Big—聲us系統(tǒng)的主要特征足，當?shù)毒呃�入機床工軸時引起主軸錐扎的彈件9‘張。裝刀時，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，主軸端口彈性擴張，數(shù)控車床實現(xiàn)錐面與端面的同時接觸。
    為了確保錐面與端面的同時接觸，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伴隨主軸的擴張實現(xiàn)刀具的軸向移動和端面接觸所需要的尺寸精度。為此，需要有三個量規(guī)控制主軸錐孔的制造尺寸：(a)是校對環(huán)規(guī)，規(guī)定主軸錐面定位時端面的尺寸增量片；(b)是帶表塞規(guī)，它把校對環(huán)規(guī)的片尺寸傳遞給主軸：(c)是帶表的輔助錐規(guī)，它測量刀柄拉入時由于主軸擴張所對應的刀柄軸向位移量。
    拉緊刀柄時，主軸的擴張量和土軸的設計與拉緊力有關。土軸錐面定位時，數(shù)控車床其端回位置尺寸允差越窄，則主軸9‘張量越小。與標準的7：24錐柄比較，Big-plus錐柄對彎矩的承載能力因一個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。在標準的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相比標準7：24刀柄承受彎矩的能力是：對于$K40號刀柄提高3．5倍，對于SK50峙刀柄則提高3．9倍。
    Big—plus刀柄裝災的穩(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，其傳動鍵與手軸錐孔是一個整體，山于制造技術上的原因，處于鍵這一段的錐面很難精確制造，使刀柄實際的有效錐面短于名義錐面。在使用長刀具或徑向力大的刀具時，埡錐柄就成為一個缺點。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，在那里起一個回轉(zhuǎn)中心的作用，力再從該點傳遞到錐柄的最后端支承點上，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(這是一個向外椎刀柄的力，大的推力對刀柄裝夾的穩(wěn)定性會產(chǎn)生不利的影響)。
    Big-plus系統(tǒng)在應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。刀柄的跳動減少，重復換刀精度提高，有用于延長刀具的壽命，提高加丁質(zhì)量和加下的安今性。數(shù)控車床由于實現(xiàn)了錐面與端面的同時接觸，避免了高速旋轉(zhuǎn)時主軸擴張所引起的刀具軸向竄動，因此在高速切削領域叮實現(xiàn)很高的加工精度。

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