CNC复合高速微细自动化切削用工具系统

近年来,CNC多轴控制复合切削、高速切削、微细形状精密切削以及超精切削技术的发展及应用引人注目。同时,与此相适应的工具系统技术也有了显著进步,其特点是:在CNC多轴控制复合切削、高速切削和高精度切削中,当刀具悬伸量很大时仍具有很高的刚性及稳定性；在结构设计上,主轴、刀柄和刀具采用一体化设计,将系统构件减至最少,并使其具有优良的高速旋转特性。

工具系统发展的最新动向

(1)CNC复合切削用工具系统

所谓CNC复合切削,是指综合应用功能各异的铣刀、钻头等旋转刀具以及车刀等固定刀具完成多种切削任务。为此,使用的工具系统必须是多功能化的。采用CNC复合切削技术及相应工具系统加工模具零件时,过去要用多道工序才能完成加工,现在只用一道工序就能完成包括深孔在内的全部加工作业,从而大大简化了工序,提高了加工质量。CNC复合切削用工具系统新产品包括两类产品,一类是用于旋转刀具的工具系统；另一类是用于非旋转刀具的工具系统,其与主轴的连接结构与旋转刀具用工具系统相同。

目前使用的各种工具系统与主轴连接结构,既有各工具厂独创的设计结构,也有BT、HSK等标准结构,这就给用户选用工具系统带来了麻烦。为方便用户,2004年秋季,来自机床厂、工具厂、工具系统制造厂、用户和相关大学的专家学者提出了关于工具系统标准化的提案,建议统一采用正在进行国际标准化(ISO)的HSK工具系统结构,并召开了研讨会,就其标准化问题交换了意见。

另一方面,由于刀具伸出工具系统夹头的悬伸长度增加,热装式工具系统的使用随之增多。热装式工具系统是利用金属材料的热胀冷缩特性来夹持刀具的工具系统,具有结构简单、高转速刚性优良、径跳精度高、容易接近工件等特点。

从发展趋势可以预测,随着CNC复合切削技术的推广应用,将对新型切削刀具和工具系统提出要求,通过刀具、工具系统及机床等行业的共同研究开发,必将出现用于CNC复合切削的新型工具系统。

(2)高速铣削用工具系统

在立铣加工中,过去主要使用弹簧夹头式工具系统,其夹紧方式主要有螺母压入式和拉入式两类。随着高速立铣加工技术的普及,加工中心等数控机床的主轴转速越来越高,亟需与之配套的新型工具系统。为了适应高速铣削的需要,对弹簧夹头式工具系统的结构、精度和高速性能进行了改进。但从与热装式工具系统的比较来看,弹簧夹头式工具系统在高速旋转刚性、径跳精度和靠近工件性能等方面仍需进一步改进与提高。

从目前市场销售的几种具有代表性的工具系统的特性可知,在高速旋转刚性、径跳精度和进入切削区性能等方面,热装式工具系统具有明显优势,因此其应用正在快速增加。2004年秋季,工具系统制造厂对加工中心使用的工具系统进行了调查,结果表明热装式工具系统的应用独占鳌头,倍受青睐。

(3)微型刀具高速精密切削用工具系统

近年来,用直径φ1mm以下的微型立铣刀进行铣削加工受到人们的关注,超高速精密切削加工中心也随之诞生。例如,用直径φ60μm的立铣刀加工边长100μm、深40μm的正方形凹腔,要求刀具的径跳精度在几微米以下,因此要求加工中心、工具系统和加工一体化系统应具有极高的动态刚度及平衡性能。

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