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數控車床BIG‘PLUS刀柄的開發與應用

日期：2009年11月10　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：數控車床
    針對HSK刀柄的不足，㈠本BLG-DaishowaSeiM公司成功地開發一種稱為“Big-plus”的機床主軸與刀具的接㈠，實現刀具裝夾的最佳化。該系統仍采用錐柄，因此可’j現有的刀柄完全兼容，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—刀具接口對穩定性和精度的要求。
    現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。數控車床而Big—plus系統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，即它可以裝在現有機床的主軸上使用，同樣，現有的錐柄刀具也可以裝在Big-plus的主軸上使用。因此，要實現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系統的主要特征足，當刀具拉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，數控車床實現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，需要有三個量規控制主軸錐孔的制造尺寸：(a)是校對環規，規定主軸錐面定位時端面的尺寸增量片；(b)是帶表塞規，它把校對環規的片尺寸傳遞給主軸：(c)是帶表的輔助錐規，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刀柄裝災的穩定性可以與HSK刀相媲美。但HSK的錐柄比7：24錐柄短，數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。根據杠桿定律，產生在刀具參考直徑處的切削力尸1作用在刀柄的法蘭處，在那里起一個回轉中心的作用，力再從該點傳遞到錐柄的最后端支承點上，產生力尸2。錐柄越短，數控車床在那里產生的力尸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定性會產生不利的影響)。
    Big-plus系統在應用中顯示了很好的效果。在高的切削參數下，比現有的刀柄更可靠，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，提高加丁質量和加下的安今性。數控車床由于實現了錐面與端面的同時接觸，避免了高速旋轉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很高的加工精度。

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