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車床CAPTO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：車床
    Sandvik公司生產的CAPTO刀柄呈錐形三角體結構。這種刀柄不是圓錐體，而是三角體錐，具棱邊為圓弧形，是錐度為1：20的空心短錐結構，實現(xiàn)錐面與端面同時接觸定位。錐形多角體結構可實現(xiàn)兩個方向都無滑動的轉矩傳遞，不再需要傳動鍵，消除了因傳動鍵和鍵槽引起的動平衡問題。三棱錐的表面大，使刀具表面壓力低、不易變形、磨損小，因而具有始終如一的位置精度。但錐形三角體，特別是主軸錐形三角體孔的加工難度人、成本高，且與現(xiàn)有刀柄不兼容，配合時會自鎖。
Sandvik公司以這種預張緊和精磨削的錐形三角體形成個多用途、快速模塊式刀具系統(tǒng)--CoromantCapto。它是一種午削、銑削和鉆削加丁都能應用的刀具系統(tǒng)，是解決高速切車床削刀具接u技術的優(yōu)秀的方案。目前，CoromantCapto丁具系統(tǒng)已被世界許多廠家采用。現(xiàn)在擁有VDI圓柱形刀柄、莫氏錐度MASBT柄等錐形刀柄和以HSK為代表的兩面定位夾緊刀柄等，其刷十規(guī)格比較齊全。這些刀柄有以／特點：夾緊剛性高，夾緊精度高且穩(wěn)定，壽命長，操作性好，通用性強。這些性能對刀柄的功能有極大的影響，是決定刀柄質量優(yōu)劣的重要指標。
    CoromantCapto下具系統(tǒng)具有以下特點：
    (1)獨特的兩面定位夾緊連接結構。該連接結構是一種高精度多面體，采用1：20錐度兩曲定位夾緊的連接結構。兒乎所有傳統(tǒng)連接結構的缺點是：切削扭矩的傳遞通常都是使用傳動鍵來傳遞，因此在傳動鍵上會產生應力集中，這會導致夾緊剛性、使用壽命有降低：此外，還會產牛由傳動鍵帶來的相位誤差(特別是在車削加工的中心高方面更為顯著)，這將導致精度下降。而Coromant Capto工具系統(tǒng)則克服了上述缺點，因這種系統(tǒng)設訓成多面體形狀，沒有傳動鍵，切削扭矩呈均勻分布，從而提高了扭轉剛性，也沒有相位誤差，臼鎖山比其他結構的車床自鎖力大得多，可靠性更高。
    (2)連接精度高。連接結構在x＼r、Z方向的重復精度為i2甲，端跳精度為3~m。
    ⑶操作性好、通用性強。將機床和加工相組合為5個規(guī)格的刀柄，這些刀柄L都有能自動對應的ATC用抓取槽，并可實現(xiàn)切削液的內部供給。
    (4)夾緊機制：對手I：交換／J具而言，操作簡便至關重要。采用扇形塊和拉桿能以流暢的動們：進行災緊：為了解除自鎖，用拉桿擠壓刀具可以松開災緊件。t螺釘式拉桿：用后部螺釗拉進拉桿，通過扇形塊夾緊刀具。用六角扳手將螺釗擰約半圈就能簡便地進行裝卸。
    凸輪軸式拉桿：  與前述相同，通過扇形塊災緊刀具，但采用的是凸輪軸機構。用六角扳手將螺釘擰約半圈即可簡便地完成裝卸。t中心螺釘式夾緊：刁；使用拉桿，直接用后部螺釘夾車床緊刀具。因此減少了零件，使設計簡化。這種夾緊方式主要用在災緊回轉刀具的川柄上。t液玨式夾緊：使用扇形塊和拉桿，靠液壓進行夾緊，直接裝夾在車床的刀架上并能自動匹配。
    (5)技術數(shù)據(jù)。
    ●夾緊剛性：將CoromantCapto刀枘與HSK兩面定位央緊刀柄的夾緊剛性作比較可知，車削加工的切削扭矩產生的刀尖位移量：當CoromamCapto刀柄承受的最大主切削分力為17kN(切深5mm，進給量1．6mm／r)時，其位移量為O．1mm，其夾緊剛性是HSK刀柄的4倍，這是由于采用無傳動鍵的多面體形狀設計使應力均勻分布在整個刀柄上，從而提高了扭轉剛度。銑削加工進給切削分力使川尖產生的位移量為：當最大土切削分力為17kN時，位移量為O．1mm，是HSK刀柄刀尖位移量的1／3左右。同樣是兩面定位夾緊刀柄，1：20錐度所產生的臼車床鎖具有更奸的抗彎強度。
    ●夾持精度：由于CoromantCapto刀柄采用無鍵多面體形狀，所以夾持精度較高。
    ●耐用度：CommantCapto刀柄在車削加工巾，經過200萬次夾緊，沒有出現(xiàn)應力集巾的現(xiàn)象，使用穩(wěn)定可靠，耐用度高。
    ●高轉速：由于CoromantCapto刀柄沒有傳動鍵，承受高轉速的能力優(yōu)于其他類型的刀柄。各種規(guī)格刀柄的最高使用轉速為：C3--55 000r／rain，C4  39 000r／min，C5—28000r／min，C6~0000r／min，C8--14000r／min。
    6，其他在高速高精度加工十，過去—•直采用BT央緊方式，  與之相比較，曲面夾緊力式的優(yōu)越性已被廣泛理解和認同。不過，從用戶角度來看，在I具系統(tǒng)的互換性和發(fā)揮投資效益方面，仍然存在—•些不足之處。因此，生產／家針對廣大用戶的實際需要，正在積極進行兩向夾緊車床式工具系統(tǒng)系列產品的開發(fā)丁作。例如，黑Rl轄上公司已開發(fā)出一種新刑兩面夾緊式／J柄，商品名為Su~rBT丁具系統(tǒng)如圖7-17所示，特點是刀柄的7：24錐部和濁蘭端面與機床主軸7：24錐部端面同時接觸，從兩面將刀具夾緊。莊系統(tǒng)采用開放化標準，并力爭使之成為行業(yè)標準。采用Su~rBT標準主軸的機床均町配置SuperBT丁具系統(tǒng)，而且這種系統(tǒng)和原JISBT夾緊刀柄具有互換性，供貨渠道也較廣。
    工具系統(tǒng)重要的技術指標是其回轉的振擺精度。配備振動小的丁具系統(tǒng)，不僅能用球頭立銑刀切削出高精度的加工表面，而日‘適用于微細加丁、模具高精度加工和電子零件加上。目前，已開發(fā)出一些高精度丁具系統(tǒng)，如采用熱裝式夾緊機構，以及利用彈簧夾緊刀具町簡便地調控刃尖振擺精度的刀柄等。
    門本日研工作所還開發(fā)出彳十精密丁具系統(tǒng)，振撂精度可調車床至0,001～0．002mm，使其能與機床主軸緊密連接。NT TOOL公司開發(fā)—‘種R-Zero系統(tǒng)，其特點是用微調扳手調整回轉環(huán)，刃尖振捏精度小于2gm。MST公司開發(fā)出帶有多孔夾頭的PPA工具系統(tǒng)，這是一種配有彈簧夾頭的{-具系統(tǒng)，主要用來夾持柄部直徑為03—3．0mm的小直徑刀具。由于采用高速傳動方式，振擺精度屢小可控制在3／am以下，員大轉速可達50000r／min。
    在高速切削和高效率加丁方面，要求工具系統(tǒng)必須具備下列特點：徑向振擺精度良好，同時具有很高的夾持力和剛性。YUKIWA精丁公司開發(fā)出一種名為“Super超級Gl型夾持系統(tǒng)”，彈簧夾頭從本體的伸出長度大幅度縮短，本體夾頭插入部的厚度較大，因此，具有很高的剛性。另外，對于刀柄本體、鎖緊螺母、彈簧夾頭的精度誤差要求極為嚴格，系統(tǒng)的綜合徑向振擺精度達5／un，其標準產品可在轉速25000r／min條件車床下使用。
    為了進行可靠的高效率加工，在重視刀機接口的同時，還必須重視刀具的夾緊方式。在立銑加工中，通常出現(xiàn)的刀具滑動、脫落及產生振動等問題，取決于是否能將刀具牢固而可靠地夾緊。
    日本NTTOOL公司開發(fā)出—種銑削用的新型工具系統(tǒng)CT／S，其夾頭采用滾柱鎖緊方式，央頭內側不是傳統(tǒng)的槽形，而是一種特殊形狀，其夾頭端口帶有深槽．使夾頭端口具有很強的夾持力，即使刀柄細長，采用CT／S系統(tǒng)后，也可進行強力切削加丁：。值得注意的是，該夾頭中部設計有一個T形槽，這是—個沿夾頭內圓衽向的非貫通槽，其作用是使刀具在卸除方向仍具有很強的央緊力。
    近年來，高速銑削加工中心已大量采用熱裝式工具系統(tǒng)，其刀柄的外徑很小，因此與工件的貼近性能優(yōu)異，盡管刀具的夾持部分很短，但仍能牢固夾緊。熱裝夾緊方式是把夾持部分加車床熱至300~C，使之膨脹，待刀具柄部插入夾持部分冷卻后即被夾緊，因此，這種工具系統(tǒng)需要配置一種加熱裝置。
    MST公司開發(fā)出一種新型MOZO系列熱裝式工具系統(tǒng)，柄部為普通耐熱鋼，夾持部分為熱裝專用材料。據(jù)稱，這種結構的柄部和尖端部分的組合形式多樣，根據(jù)不同加工情況，可組合成2100種不同類型的刀柄，在極短時間內，即可組合成滿足工件形狀和切削方式所需要的高性能刀柄。ALPS丁具公司開發(fā)出一種熱裝式工具系統(tǒng)，商品名ThemloGrip，材料為特殊耐熱鋼，經最佳熱處理后，其耐熱溫度達450~C，可卸裝刀具5000次以L最適于高效率加工。這些產品的交貨期比較短，能快速適應市場的變化。

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