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加工中心的液壓刀柄與熱漲刀柄夾持效果研究
閱讀：113 發(fā)布時(shí)間：2020-8-111 引言
隨著加工中心加工精度的不斷提升，加工中心的附件也在不斷地推陳出新，作為加工中心中重要的附件之一，刀柄也在不斷創(chuàng)新。如今社會(huì)主流推動(dòng)的刀柄有液壓刀柄與熱脹刀柄，通過(guò)不 同的方式進(jìn)行夾緊刀具。目前對(duì)刀柄的選擇往往根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判 斷，沒(méi)有完整的理論體系[1]。本文對(duì) 2 種刀柄進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)和分析，確定 2 種刀柄在不同加工條件下的夾持效果，以得到 2 種刀柄的選用規(guī)則，從而方便加工中心操作并獲得更好的加工質(zhì)量。
2 刀柄加工的特點(diǎn)
2. 1 液壓刀柄的功能及優(yōu)點(diǎn)
液壓刀柄需插使用內(nèi)六角扳手，擰緊螺栓，螺母推動(dòng)液壓介質(zhì)向油腔內(nèi)擠壓，使刀柄的內(nèi)壁膨脹，夾緊刀具，實(shí)現(xiàn)夾持。
油腔內(nèi)的介質(zhì)是液壓油，所受的壓力是均勻一致的，所以在整個(gè)夾持過(guò)程中使刀具保持在刀柄的中心，保證了很好的夾持精度。其結(jié)果是精準(zhǔn)的夾持精度和重復(fù)加持精度，強(qiáng)大的 夾持力和良好的運(yùn)行穩(wěn)定性。
良好的夾持穩(wěn)定性，操作簡(jiǎn)單，還可以使用變徑套可夾持不同直徑的刀具，不需要其他的輔助安裝工具等。整體結(jié)構(gòu)緊 湊，加持力度大，精度高，與傳統(tǒng)彈簧夾套刀柄相比較，可以使刀具壽命提高 3~4 倍。液壓刀柄也采用有多種接口形式，能適應(yīng)于多種加工中心。能加工出高精度和高表面質(zhì)量的產(chǎn)品。
液壓刀柄還具備良好的阻尼減振性能，在加工過(guò)程中，通過(guò)液壓油腔的阻尼特性減少了加工過(guò)程中產(chǎn)生的震動(dòng)。降低了振動(dòng)，使刀具的性能得到高效的發(fā)揮。提高了刀具和刀柄的 使用壽命，提高了加工產(chǎn)品的表面質(zhì)量。
液壓刀柄可在高轉(zhuǎn)數(shù)下工作，同時(shí)具備良好的回轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。它的回轉(zhuǎn)精度和重復(fù)夾持精度都控制在 0.003mm[2]。
無(wú)需其他輔助設(shè)備和維護(hù)。可實(shí)現(xiàn)快速換刀，在幾秒鐘內(nèi) 就能完成換刀，并且換刀過(guò)程還可以在加工中心上完成，減少停機(jī)時(shí)間，節(jié)省拆刀裝刀時(shí)間，提高了工作效率。
液壓刀柄可適應(yīng)大部分的生產(chǎn)場(chǎng)合，通過(guò)減徑套可夾持不同直徑的刀具，節(jié)約成本。通過(guò)減徑套可以讓同一把刀柄夾 持不同直徑的刀具，減徑套外徑開(kāi)有通水槽，可分為內(nèi)冷和外冷 2 種。這使得刀柄更具靈活性，并且節(jié)約成本，減徑套的夾持精度≤0.002mm，減徑套的夾持孔直徑范圍為 0.8~25mm。*免維護(hù)，是一個(gè)*零維護(hù)的設(shè)備。無(wú)污垢，刀柄表面經(jīng)過(guò)處理，冷卻液和鐵銷(xiāo)對(duì)刀柄無(wú)傷害，使用壽命長(zhǎng)。
液壓刀柄的缺點(diǎn)在于，相對(duì)于熱脹刀柄，液壓刀柄的價(jià)格高，對(duì)刀具的夾持長(zhǎng)度有一定的限制，裝刀深度必須要滿足刀柄的膨脹壁深度，否則會(huì)油腔破裂。另外，液壓油的滲漏或者不足也可以使刀柄的加持力降低，甚至加工過(guò)程中掉刀。
2. 2 熱縮刀柄的功能及特點(diǎn)
熱縮式刀柄的工作原理是利用刀柄本身材料（一種特殊的不銹鋼）和刀具（碳化鎢）的熱膨脹系數(shù)之間的差異，強(qiáng)力和 高精度加持的一種刀柄系統(tǒng)。
熱縮式刀柄的夾持力非常大，價(jià)格相對(duì)液壓刀柄比較實(shí)惠，應(yīng)用范圍廣。具有高回轉(zhuǎn)精度，在 DIN69882-8 接口形式中，回轉(zhuǎn)精度小于 0.003mm 與液壓刀柄的定位精度相當(dāng)。
熱縮式刀柄的缺點(diǎn)在于需要配備專(zhuān)門(mén)的加熱儀器來(lái)安裝刀具，加熱裝置價(jià)格較高并且熱縮刀柄不可以安裝彈簧夾套， 一個(gè)刀柄只能加持一個(gè)規(guī)格的刀具。
由于熱縮刀柄整體剛性結(jié)構(gòu)，在加工中容易產(chǎn)生振動(dòng)，加工的表面質(zhì)量較差，在干切削中，刀具的發(fā)熱后精度和夾持力會(huì)下降。刀柄受損后一般不能再修復(fù)。由于刀柄和刀具是剛性 接觸，刀具產(chǎn)生的震動(dòng)無(wú)法減弱的，加工的產(chǎn)品表面質(zhì)量會(huì)下降，由于產(chǎn)生振動(dòng)，刀具壽命會(huì)降低，震動(dòng)嚴(yán)重時(shí)，刀具會(huì)崩刃或者折斷。但是，一個(gè)熱縮刀柄可以完成大約 30 000 次的刀具裝卸，使用壽命很高。
但是加工某些航空或者航天零部件時(shí)，液壓刀桿由于結(jié)構(gòu)的限制，很難做出錐型刀體，而熱縮刀柄則可以伸出很長(zhǎng)的距離，可以加工一些難接觸到部位，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉盤(pán)。
3 刀柄的延伸及調(diào)整
3. 1 液壓刀柄的延伸及刀具長(zhǎng)度調(diào)整
液壓加長(zhǎng)桿是一種創(chuàng)新的產(chǎn)物，在特定的情況下，由于刀 柄或刀具太短，機(jī)器或工件之間產(chǎn)生干涉，液壓加長(zhǎng)桿在一定 范圍內(nèi)就可以將這個(gè)問(wèn)題解決，根據(jù)客戶(hù)需求，它可以裝在任 何一款與它被夾持端尺寸相匹配的刀柄上，現(xiàn)在已成功應(yīng)用 于高精度加工中存在干涉的場(chǎng)合。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)特殊零件的 加工使用液壓刀柄效果非常好。但由于整體結(jié)構(gòu)的特殊性限 制，很難做到非常小的外徑；遇到很小的槽同樣有加工難度。 液壓刀柄帶有軸向調(diào)節(jié)長(zhǎng)度和側(cè)面調(diào)節(jié)長(zhǎng)度的功能，根
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，調(diào)整裝刀長(zhǎng)度，使用方便，只需旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺栓就 能實(shí)現(xiàn)調(diào)整。
3. 2 熱縮刀柄的延伸及刀具長(zhǎng)度調(diào)整
熱縮刀柄在實(shí)際加工中也會(huì)采用加長(zhǎng)桿的形式，對(duì)難以加工到的部位實(shí)現(xiàn)加工。但有時(shí)不穩(wěn)定，其夾持孔越小可能越 不穩(wěn)定。在裝刀時(shí)目測(cè)調(diào)整，等裝好后再測(cè)量長(zhǎng)度會(huì)有一定的 偏差，需要再加熱重裝將會(huì)耗費(fèi)更多的時(shí)間和資源。
4 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，通過(guò)液壓刀柄與熱縮刀柄的性能描述，優(yōu)缺點(diǎn)相 對(duì)比較明顯，在使用中首先推薦使用液壓刀柄，但是當(dāng)被加工零 件非常復(fù)雜，液壓刀具無(wú)法觸及或者刀具本身需要伸長(zhǎng)很長(zhǎng)的 長(zhǎng)度時(shí)，建議考慮熱縮刀柄，熱縮刀柄可以使刀具的長(zhǎng)度設(shè)置為 短,得到穩(wěn)定而且緊固的夾持力,保持高精度，減小振動(dòng)。