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涂附磨具业:以开放姿态应对市场竞争 |
2009-05-05 |
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刀柄、动平衡机、热缩机及附件制造商HAIMERGMBH公司在自己的生产现场进行了一项关于采用刀柄动平衡机好处的内部案例研究。该公司发现，根据加工中心的不同，每台加工中心每年能节约成本2～4万美元。通过平衡插入的刀具与刀柄，主轴使用寿命可以延长一倍，切削量可增加10%，刀具寿命亦可延长10%以上。加工表面质量与精度得到改善，颤振与废品减少。同时．试验表明．在任何转速（r/min）范围内，平衡工具都可以产生积极的结果，高速机床（尤其是主轴速度大于8000r/min的高速机床）从刀具平衡中获得的益处最多。
美国Hoffman公司的产品经理MichaelLayne先生在一份白皮书中称：“一个不平衡量仅为1.0gm-mm的平衡良好的刀柄，在转速15000r/min时，将产生0.56磅的径向力。当研究刀柄及其平衡要求时，我们发现，CAT-50刀柄的平均初始不平衡量是250gm-mm。在转速15000r/min时，250gm-mm的不平衡量将产生高达140磅的连续径向力！”。这份白皮书的名称是《检测与校正高速加工中刀柄的不平衡》，是Layne为其公司——美国精密动平衡机制造商Hoffman公司所撰写的。
Layne说，因切削刀具的运动，刀具不平衡会导致颤振并形成表面波纹。高频颤振亦会导致表面光洁度差。不平衡还会异致无法保持较严格的公差，从而使废品率增加。
在机床上，不平衡会导致主轴轴承过早失效，造成代价巨大的停工。几家主要刀柄制造商的近期研究表明，采用平衡的刀柄与刀具，可使刀具寿命延长50%。刀具、刀柄及止动旋钮应作为一个组件来平衡。然而，并非所有刀具都需要平衡。应该对一个过程中的每种刀具都进行评估，确定应用是否需要调整紧公差平衡。应该考虑刀具转速（r/min）、刀具重量、刀具操作及施加在主轴上的应力。
造成不平衡的原因可能来自固有因素．包括刀柄的特征；也可能来自随机原因，如夹头的位置或夹头螺钉的位置，或切削刀具，或在立铣刀刀柄上使用的紧固螺钉。来自固有因素的不平衡通常由刀柄制造商通过设计与预平衡来解决；随机不平衡可能在每次更换切削刀具或当夹头松开与重紧时都会发生变化。没有活动部件的刀柄（如热缩式刀柄），当其预平衡后，往往不容易失去其平衡状态。液压夹盘亦易于平衡，在使用中很容易重新获得平衡。
不论采用何种主轴速度及刀柄类型，采用平衡刀柄与刀具，可降低成本和可保持较小公差及附带的其它益处，很快就可以获得投资回报。
10秒钟内安装刀具
Rego-FixTool公司开发了一种简单快速、不到10秒即可装好刀具的方法，对热缩式和机械式刀柄均适用。
该系统甚至可提供更高准确度与精密度的刀具夹紧系统，可以在同一刀柄内使用夹紧直径0.20～20mm的刀具，并且不像热缩式夹紧装置那样对小型刀具有限制。
Rego-FixTool公司总裁AndreasWeber说，公司最近为微型钻床与铣床开发的刀柄使powRgrip能够使用小到0.20mm的夹紧直径。
powRgrip能够保证跳动量低于3μm，公司称其甚至在更换刀具2万次后仍能保持较小公差。而且．本系统预调刀具小于10μm。
Weber说：“与任何其它刀具夹紧系统相比，该系统拥有最高的夹紧力及跳动精度”，他补充说，该系统的液压夹紧力在切削时还可提供高的能动衰减能力。
除其机械性能之外，Wober说，powRgrip系统还使预调刀具的温度控制在可接触程度，预调后不需等待热量散失，如热收缩系统那样。
Rego-Fix在5月22～24日在马萨诸塞州的WestSpringfield市举行的Eastec贸易展览会上展示了其powRgrip系统。
热缩式刀具的建议
热缩刀柄技术的优点：夹紧力和同心性得到提高，该技术在机械师中非常流行。
热压配合技术的理论夹紧压力是孔与刀柄之间的过盈配合及刀柄壁厚的函数。这是基于Lames理论推导出来的公式。因两种材料泊松比的差别，硬质合金刀柄的夹紧力比相同尺寸的钢制刀具要小约10%。
拉拔力是夹紧压力、摩擦系数及接触表面积的函数。典型计算时，采用摩擦系数0.15，其中假设在刀柄内径（ID）具有12～16微英寸的表面光洁度，刀柄上具有8微英寸的表面光洁度。Command
ToolingSystems采用两者都是16微英寸光洁度的钢－钢表面进行试验，证实了所计算的数值。这说明表面光洁度较好的硬质合金刀具需要的拉拔力低于摩擦系数按0.15计算得到的数值。拉拔力与摩擦系数成正比。经验还进一步证明，在高螺旋刀上的超精加工硬质合金刀柄，在强力切削或颤振情况下将会脱出。因此，刀柄的光洁度应该低于16微英寸，以得到最佳的保持力。
刀柄应该圆度较高，无雕刻、凹坑或其它表面缺陷。清洗相互配合的零件是必要的，推荐使用非易燃溶剂作为清洗剂进行清洗。在加热过程中，油将会变成油泥，很容易将各部件“粘”在一起。应该小心，避免在切削刀具后部储有水分，因为在取下刀具时膨胀气体可能产生高压。
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