高刚性的床体结构 刀具结构与几何形状商丘睢阳区ug培训  

发表人：admin   来源：未知   时间:2012-12-14

今天ug培训为大家讲一讲高刚性的床体结构 刀具结构与几何形状
高速切削加工机床在高速切削状态下，一方面产生的切削力一般作用在床体上；另一方面因速度很高，还会产生较大的附加惯性力作用在床体上，因而机床床身受力较大。设计时必须要求其具有足够的强度、刚度和高的阻尼特性。此外，高刚性和阻尼特性也是高速加工中保证加工质量和提高刀具寿命的需要。 安全防护装置和实时监控系统 在高速切削加工过程中，若刀具断裂，其初速将如同子弹一般，易于造成危险和人身伤害。为此，机床工作时必须用足够厚的钢板将切削区封闭起来，同时还要考虑便于人工观察切削区的状况。除此之外，工件和刀具必须保证夹紧牢靠，必须采用主动在线监控系统，对刀具磨损、破损和主轴运行状况等进行在线识别和监控，确保人身和设备安全。
要有方便可靠的换刀装置 通过新型换刀结构设计，要保证高速切削加工下换刀方便、可靠、迅捷，换刀时间短。这也是高速切削加工过程中所必需的。 机床具有优良的热态特性和静、动态特性 高速切削加工情况下，单位时间内其移动部件间因摩擦产生的热量较多，热变形较大。 机床结构设计必须保证其在内部热源和外部热源作用下，不能产生较大的热变形。为此，高速切削加工机床上一般要采取特殊的冷却措施，来冷却主轴电机、主轴支撑轴承、直线电机、液压油箱、电气柜等，有的甚至冷却主轴箱、横梁、床身等大构件。
因高速切削加工下的动态力（惯性力、切削力、阻尼力等）和静态力（夹紧力等）较大，机床各支撑部件和其总体必须具有足够的动、静刚度，不致产生较大的力变形，保证零件的加工精度和加工的安全性、可靠性。
高速刀具研究的主要内容 高速刀具研究主要包括几个方面：刀具材料、刀具结构与几何形状、刀具的装夹系统及刀具平衡等。 刀具材料 高速切削刀具材料主要有：金刚石、立方氮化硼、氧化铝基和氮化硅基复合陶瓷、表面涂层硬质合金、超细晶粒硬质合金等。
刀具结构与几何形状
刀具结构和几何形状是决定刀具使用性能的重要因素。结构决定刀体和刀片的空间位置和安排的稳定性，保证刀具的刚性和容屑空间，又要使尺寸紧凑，还有使用的灵活与多变性。
现在对刀具结构和几何形状的研究注重以“切削模型” 为设计依据，便于尺寸调节和刀具几何角度调节，可在不同工序中使用的组合刀具，即“复合刀具”和“模块化刀具”。为的是提高加工效率，保证加工质量的稳定和降低成本。
刀具的装夹系统
刀具高速旋转时要保持平衡，要有高接触精度、高的刚性、高的夹紧可靠性。而一般加工中心机床主轴孔是7：24圆锥孔，使用7：24锥度的刀柄，在高速切削中暴露出刚性不足，换刀后刀具径向与轴向尺寸不稳定，端口处扩张造成刚度下降并影响动平衡。目前，在此领域的研究比较多。
如：以HSK为代表的短锥柄两面接触刀柄，这是一种7：24锥度的中空结构式两面接触刀柄。拉紧是依靠空心锥柄的收缩变形达到端面的接触，在高速旋转时主轴锥孔扩胀，锥柄恢复弹性变形，继续保持锥面和端面的接触，应用这样的刀柄刀具的金属切除率可提高50%。 近年来，德国、美国、日本等国开发了不同的适合于高速切削的刀柄结构系统。用得最多的德国阿亨大学开发的HSK刀柄系列，已列入了国际标准，锥度用1：10。美国肯纳金属公司开发了KM刀柄系列，也是用1：10锥度。日本开发了BIG-PLUS刀柄系列，属于7：24锥度的改进型。瑞典山特维克可乐满公司开发了CAPTO刀柄系列，是1：20的空心短锥结构。 

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