高精度加工中的刀具夾持技術(shù)
由圖6可知，裝夾系統(tǒng)在前后端都配有特殊的冷卻套，在刀具安裝過程中可以有效地促使環(huán)形襯套迅速收縮。夾頭可用硬質(zhì)合金或高速鋼或40Cr等材料制作，使之與高速銑刀材料的熱膨脹系數(shù)相近。在高速銑刀安裝時，利用局部加熱方式，使整個刀具系統(tǒng)受加熱過程的影響較少，熱變形小。局部加熱方式可實現(xiàn)操作時間短，使加熱操作更為安全。此外，刀具安裝時的加熱溫度為中溫加熱，遠低于引起刀柄材質(zhì)內(nèi)部組織變化的溫度，使熱收縮夾頭刀柄裝夾系統(tǒng)的熱變形小。由于采用過盈式裝夾，這種裝夾方式可保證夾頭重復(fù)使用中具有高的裝夾精度，并保證刀具長度在熱裝后可進行調(diào)整。圖6的熱收縮夾頭刀柄裝夾系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速范圍為15000～50000r／min。
熱收縮刀柄裝夾系統(tǒng)在高速切削過程中要求夾頭和刀具至始至終都要保持過盈合。銑刀和刀柄接觸壓力的大小和變化決定過盈配合狀態(tài)的好壞。圖7是刀柄孔徑接觸壓力的變化曲線分布圖，過盈量在2～10μm范圍時，過盈量越大接觸壓力越大，夾緊力則越大。最大接觸壓力和突變都發(fā)生在銑刀的頭部或刀柄的內(nèi)孔里端，這主要是受集中載荷力作用的結(jié)果。
圖7 刀柄孔徑接觸壓力的變化曲線
圖8是孔徑的徑向位移量變化曲線圖，載荷范圍是50～300N。由圖中可知當負載增加時，熱收縮刀柄的內(nèi)孔孔徑會向外發(fā)生膨脹，即徑向位移。內(nèi)孔孔徑的膨脹量隨負載增加而增加，徑向位移量也隨之增大，夾緊力則隨著徑向位移量的增大而減小。徑向位移量的大小則隨著安裝時過盈量的大小而變化，過盈量越大，徑向位移量則減少。在切削過程中隨著外載的增加，過盈量處在6～8μm之間時，內(nèi)孔孔徑的徑向位移量的變化速率較慢。
圖8 孔徑的徑向位移變化曲線
結(jié) 語
高速切削加工工藝為現(xiàn)代模具制造提供了高效加工手段。但要充分發(fā)揮現(xiàn)代高速切削機床的加工能力，尚需充分重視機床附件的正確選擇與應(yīng)用。在此，刀具夾緊系統(tǒng)——連接刀具和機床主軸的關(guān)鍵環(huán)節(jié)即是一個不可忽視的重要因素。
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