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數控機床上的同步攻絲的應用

數控機床上的同步攻絲的應用

發布日期:2018-03-23 作者: 點擊:

因爲切削刀具在加工過程中會産生很高溫度,降低了刀具的使用壽命,因此實際的切削速度較低,各種刀具材料需要將高切削性能和高壽命綜合起來,高速鋼和硬質合金是最常見的。高速鋼具有非常好的強度和韌性,但是其耐高溫性能一般。鎢基硬質合金通常比高速鋼受歡迎,因爲其具有更高的硬度及其在高切削溫度下仍能保持其硬度的性能。


特別指出的是,硬質合金切削刀具的切削速度至少可以比高速鋼刀具高4倍以上,並且具有更長的刀具壽命。但是,與高速鋼相比,硬質合金的斷裂韌性較低,從而限制了其在一些加工中的應用,特別是攻絲。


與大多數用于車削、銑削及鑽削刀具不同的是,攻絲固有的加工方式決定了它的切削刃和橫截面相對較弱。切削刃容易崩落或者破裂,使刀具失效,甚至在加工如同鋼這樣的相對易加工的材料,也會出現這樣的情況。


在低碳鋼加工中,長條的連續型切屑會堵塞絲錐的排屑槽,限制了硬質合金絲錐只能去加工那些比鋼容易加工的材料,如鋁和鑄鐵。


鋼和其它黑色金屬材料是螺紋連接件的最常用的材料,這也意味著硬質合金刀具如果能解決崩刃和破裂問題的話,其將會比高速鋼具有更多潛在的優勢。


剛性攻絲


內螺紋的精度決定了螺紋本身的准確性及螺紋配合的精度。


加工螺紋孔時,通常絲錐是由鑽床來驅動,或者將絲錐放到帶有浮動攻絲夾頭的機床上,使絲錐轉動,並且其進給量近似等于內螺紋螺距理論值。


在以前柔性攻絲的設備中,進給量只是一個近似值,加工後的螺紋螺距是由絲錐的螺距決定的,但在機床的進給和絲錐的螺距之間存在的那麽一點誤差是由浮動攻絲夾頭來進行調節,從而得到協調的。浮動攻絲夾頭的軸向具有一定的伸縮量,只要機床的進給和絲錐的螺距之間所累積的誤差不超過這個伸縮量,加工就可以正常進行而不會造成亂扣(或稱“爛牙”)。


另外,攻絲夾頭允許絲錐在攻絲過程中,在徑向上有一定的跳動,從而降低了螺紋加工的精確性。這些條件會導致剛性極低和攻絲載荷不均勻。


而衆所周知,硬質合金刀具的成功使用通常需要高的機床剛性和均勻的進給。數控刀具的材料發展從高速鋼到如硬質合金這樣的硬度更高的材料,加工速度可以得到提高,但以避免的是脆性也增高了。科學技術的發展還沒有使我們能夠經濟第得到能兼顧高硬度和高韌性的刀具材料,因此我們必須考慮如何保持刀具的剛性以及如何進給控制,以避免高脆性的刀具材料在加工過程中非正常地損壞。


對大多數加工方式而言,這些對于使用硬質合金刀具材料都已不是主要問題,但對攻絲來說,這卻是一個必須要考慮的問題。


現在的數控機床控制技術早已經發展到可以保持主軸旋轉和進給同步,從而就不需要浮動攻絲夾頭了。而在過去的數控機床控制中,機床達到穩定轉速時兩者的同步是可以做到的,但在起步和停止階段卻不能夠做到同步—亂扣往往就在這個時候發生了。


另外,夾持其它旋轉刀柄的刀具時,如具有精密柄部的硬質合金鑽頭和立銑刀,其技術已經發展到這樣的夾頭:可以先將其加熱膨脹,然後使之冷縮,從而能與刀具的柄部緊緊地配合在一起而傳遞足夠的扭矩。還有一種是利用液壓來夾緊刀具柄部的夾頭,它能夠傳遞的扭矩也很大。


使用熱漲和液壓夾頭的另外一個好處,是它們在夾持刀具時,相比攻絲頭來說只有非常少的徑向跳動:例如,夾頭在旋轉時的同心度可以在3µm或者更小,這些方法也可以用來夾持圓柱形柄部,並具有更高的夾持力和剛性。


具有高夾緊力的強力TGHP精密夾頭盡管沒有像熱漲和液壓的夾頭一樣的精度,但在攻絲加工中有效地應用。


這樣一些使用條件的創立,使硬質合金絲錐在加工是具備了較小徑向跳動量和更高的剛性,從而産生了以遠超過高速鋼絲錐的切削速度加工螺紋的可能性。


但由于目前的絲錐都是與柔性攻絲頭一起使用的,表述跳動量的尺寸並不需要限制在嚴格的公差範圍內。例如,螺紋直徑爲0.5英寸(12.7mm)的高速鋼絲錐,其鑽柄的偏心量的工業標准可以達到20µ(0.0008英寸)。


另外,我們也沒有必要對螺紋直徑和切削錐與絲錐柄部的同軸度進行過嚴的控制。


整體硬質合金絲錐放大


新型高性能硬質合金絲錐設計


为了充分发挥硬质合金的长处,一种新的丝锥充分发挥了剛性攻絲机床和高精度刀具夹头的优势。


和精密鑽頭和端銑刀一樣,絲錐的柄部也是完全圓柱形的,但跟目前高速鋼絲錐不一樣的是其鑽柄直徑爲通用尺寸。


例如,新的統一制螺紋UNF1/4-20硬質合金絲錐的柄部直徑爲0.25英寸(6.35mm),和常用來加工UNF1/4-20的高精度硬質合金0.201英寸(5.1mm)的螺孔鑽的柄部直徑是一樣的。


爲了能充分使用熱配合、液壓或精密夾頭,柄部的直徑偏差保持在德國工業標准7160的h6.


例如,一個0.5英寸(12.7mm)的柄部的直徑公差是-0.0110mm(-0.000040in.),圓度在3µm(0.00012inch.)之內。


方頭不是必須的,因爲當柄部直徑在規定公差內時,這些夾頭具有足夠夾緊力以滿足攻絲需要。


進一步講,這種新絲錐的螺紋部分和切削錐對柄部的同軸度在10µm內。運用高精度的夾頭可以創造一個完全剛性的工藝系統並且降低絲錐的跳動量,符合了硬質合金絲錐成功使用的兩個條件:剛性和均勻的載荷。


與良好的剛性和對中性一起,一種最新開發的具有優異特性的硬質合金晶粒,絲錐幾何參數以及PVD塗層大大提高了攻絲速度和使用壽命!


就肯納金屬而言,兩種材質的硬質合金可以用于攻絲。其中KC7542是專門爲加工鋼和鑄鐵的新型絲錐設計的,其在高強度的硬質合金基體上塗敷了一種新開發的納米TiAlN塗層,這種新的絲錐保證了切削刃的強度和抗磨損能力。而KC7512則被用來加工鋁和其他有色金屬,該材質由抗磨損的硬質合金基體和兩層塗層組成,其中TiN是基體上的塗層,CrC/C(碳化鉻)是表層的塗層。在加工有色金屬時,最外層的塗層具有很小的摩擦系數,從而可以防止鱗刺以及積屑瘤。


硬质合金丝锥在剛性攻絲三菱動力線中的性能


在機床、攻絲夾頭和刀具設計技術的進步,合理設計的硬質合金絲錐不僅用于“短切屑”的材料如鋁和鑄鐵,現在也開始首次運用于“長切屑”材料,包括碳鋼、合金鋼和工具鋼。


在“短切屑”材料中球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵和灰口鑄鐵。這些硬質合金絲錐可以成功的加工上述有所金屬材料在規定的速度範圍內。切削速度可以達到高性能的高速鋼塗層絲錐的4倍,從而在本質上提高了生産效率。

數控機床線束

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關鍵詞:數控機床線束,三菱編碼器線,三菱動力線

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