刀具和機(jī)床的匹配如何把握

作為直接或間接安裝在機(jī)床上完成工件加工任務(wù)的刀具，必須考慮兩個(gè)適用性和一個(gè)匹配性。即適合所選機(jī)床、所選工件、加工任務(wù)以及與機(jī)床的匹配。但本文主要從刀具的匹配談如何把握刀具與機(jī)床的匹配。

談到刀具和機(jī)床的匹配，你首先想到的可能是形狀和尺寸的匹配。的確，形狀和尺寸的匹配是刀具在機(jī)床上正確安裝的基礎(chǔ)。沒有這個(gè)基礎(chǔ)，刀具就不能正確的安裝在機(jī)床上，就不可能完成任何加工任務(wù)。

然而，僅此還不夠。

刀具安裝在機(jī)床上后，需要完成一定的加工任務(wù)。在完成這一加工任務(wù)的過(guò)程中，需要保證加工精度，承受和傳遞切削力和扭矩，承受、傳遞和輸出切削熱，考慮切削廢料(切屑和切頭)甚至工件可能的傳輸，現(xiàn)代刀具參數(shù)的數(shù)字化傳輸?shù)取?/span>

雖然其中一些任務(wù)并不常見，但它們也是切割者可能承擔(dān)的任務(wù)。如果能把刀具的選擇和刀具與機(jī)床的匹配放在一起考慮，會(huì)增加我們解決加工問(wèn)題的思路。

保證加工精度，傳遞切削力和扭矩，為切削液提供通道，是我們?cè)诒ＷC形狀和尺寸匹配后經(jīng)常遇到的問(wèn)題。例如，在加工中心，我們經(jīng)常使用圓柱形(通常稱為直柄)作為夾緊方法。然后，對(duì)于圓柱形刀柄，除了典型的完整圓柱形形狀之外，還有一些變化為圓柱形形狀添加了一些其他元素，例如扁平直刀柄(銑刀根據(jù)直徑分為單切面和雙切面兩種類型，常見的全切面是鉆的，都稱為側(cè)壓式)，具有2傾角的傾斜扁平刀柄，具有平尾的直刀柄(常用于鉆頭)，以及具有方形主體的直刀柄(常用于絲錐和鉸刀)

就這種刀柄與機(jī)床的連接而言，僅用圓柱部分進(jìn)行定位夾緊的情況不在少數(shù)。各種壓力角度的彈簧套系統(tǒng)、強(qiáng)力卡盤系統(tǒng)、液壓鎖緊系統(tǒng)、熱膨脹夾緊系統(tǒng)、力變形鎖緊系統(tǒng)等。都用于鎖定圓柱形刀柄。但是，每種夾緊方式都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。以最常見的彈簧套系統(tǒng)為例，壓力角大(這里壓力角定義為圓錐鎖緊正壓力與圓柱軸的夾角)，即圓錐角大代表鎖緊行程短，有利于快速鎖緊和解鎖。但在相同的鎖緊扭矩下，圓柱面上分解的正壓力小，導(dǎo)致摩擦距離小，能抵抗的切削力距離也相應(yīng)小。這樣一來(lái)，刀具就容易在刀柄中打滑，影響加工過(guò)程的平穩(wěn)性和穩(wěn)定性。同時(shí)，這種夾頭所能夾持的手柄直徑變化很大，有利于減少?gòu)椈商椎膸?kù)存，優(yōu)化管理。小壓力角則相反。壓力角小的彈簧套在夾緊時(shí)能夾緊直徑范圍小、鎖緊行程長(zhǎng)的刀柄，不利于快速夾緊和松開，但其夾緊精度略高，夾緊力較大，能承受較大的切削載荷。液壓鎖緊系統(tǒng)是一種**的夾緊系統(tǒng)，它利用高粘度液壓油的不可壓縮性，使刀具夾緊腔內(nèi)壁彈性變形，從而鎖緊刀具。液壓鎖緊系統(tǒng)精度高，鎖緊和釋放方便，無(wú)需特殊設(shè)備。鎖緊扭矩通常優(yōu)于彈簧套系統(tǒng)，但其內(nèi)壁只能在彈性變形范圍內(nèi)工作。一旦超出這個(gè)范圍，內(nèi)壁就會(huì)產(chǎn)生不可逆的塑性變形，造成刀柄夾緊腔的長(zhǎng)久失效。因此，平頭刀柄，尤其是鉆具中常用的全平頭刀柄，不能用于液壓鎖緊系統(tǒng)。空腔上的壓力、工具手柄未插入空腔底部等。也是導(dǎo)致系統(tǒng)損壞和故障的常見原因。

熱膨脹系統(tǒng)通常需要特殊的設(shè)備，這些設(shè)備能夠以多種預(yù)定的模式控制加熱和冷卻?？梢允褂梅?*的加熱設(shè)備(甚至火焰加熱)，但不能很好地控制溫度和加熱曲線，往往會(huì)影響刀柄的其他部位，甚至改變其金相組織，從而使系統(tǒng)很快失效。此外，熱膨脹夾緊系統(tǒng)的刀具長(zhǎng)度難以調(diào)節(jié)，需要專門的輔助工具，這給需要多個(gè)刀具同步工作的場(chǎng)合增加了一些麻煩。

另一方面，刀具夾緊方式也可能決定生產(chǎn)效率的可能值。

圓柱形刀柄、液壓和熱膨脹都是可以適應(yīng)更高轉(zhuǎn)速的平衡設(shè)計(jì)，而平夾是典型的非平衡設(shè)計(jì)，刀具廠家不推薦用于高速切削。

就刀柄本身而言，當(dāng)銑削(或磨削)一部分材料形成壓力面時(shí)，刀柄的重心不會(huì)與刀具的旋轉(zhuǎn)中心重合。在刀具夾緊過(guò)程中，展平手柄被鎖緊螺釘推向已經(jīng)偏離中心的一側(cè)，刀具的重心會(huì)進(jìn)一步偏離刀具在機(jī)床上的車削中心，加重刀具的不平衡。此外，一些用戶在原鎖定螺釘損壞或丟失后隨機(jī)附加一個(gè)螺釘，并且往往不在乎長(zhǎng)度等。這種行為也增加了切割機(jī)平衡性能的不確定性。所以不建議在高速下使用展平型(包括斜展平)。

但扁平型是具有強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的工具手柄，在高扭矩下比完全靠摩擦驅(qū)動(dòng)的純圓柱體更可靠。所以更適合粗加工(粗加工一般扭矩大，但轉(zhuǎn)速低)。

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