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消振机床刀具(有时也称为“静音刀具”)在切削加工中的应用已有很多年。模具加工车间在需要加工既深又窄的模具型腔时,往往会利用这种刀具来消除因刀具细长而引起的振动问题。
大部分模具加工车间都是将静音刀具用于精加工,以获得几乎不需要再进行钳工修整二次加工的光滑模具表面。但是,有些加工车间可能还没有意识到,他们还可以将静音刀具应用于粗加工,从而获得更大的效益。
静音刀具(特别是消振接头)使模具加工车间能以更快的切削速度和进给率进行粗加工,并可以采用更大的切削深度,通常可达到类似的整体钢制刀杆加长型刀具切深量的3倍。
此外,与标准的加长型刀具相比,如今的消振接头可在刀具长度更长的条件下使用,并能应用于范围更广的工件类型和工件材料的加工——包括不锈钢和钛合金。
非标刀具在振动时会发出噪音,这也是“静音刀具”得名的缘由。消振接头是利用其内部的被动消振系统来抵消刀具的振动,该系统振动的振幅与在刀具切削刃处产生振动的振幅不同。
消振接头是机床主轴与刀具刀头之间的接口。消振接头和刀具可采用一体化设计,将刀具集成到接头中;也可以将其设计为一个工具系统,刀具安装在接头端部,并且可以更换。
关于刀夹持有较高回转精度的秘密是在于其夹紧原理:刀夹系统采用一个三棱形的刀具夹持孔替代了一个园形孔。借助于一个夹紧装置,从外部对刀夹施以一定的压力,使夹持孔在持久弹性变形的范围内变成一个圆柱孔。这个变形过程是在低于Rp-0.2%的蠕变极限范围内变动,以致使钢材内部不可能发生金相组织的变化。在这种情况下,刀具的刀柄就可轻而易举地插入到刀夹里,接着减小施加的外力。由于刀夹材料的弹性,刀夹夹持孔的内直径恢复三棱形孔的原始的状态,从而通过钢材的内应力将刀具的刀柄进行应力锁紧。即使是对于0.3mm以上极小的刀具直径,这种夹头也是适用的。
由于在悬伸长为2.5×D时,回转精度和重复精度达到<0.003mm并在25000r/min的转速下平衡品质达G2.5,使刀夹可以满足很高的加工要求。因为在Tribos刀夹上没有移动的构件,夹紧系统在机械上并不敏感。疲劳试验表明,即使经1000次的重复夹紧,并没有出现任何的材料疲劳现象。
消振接头维护要点
在大约95%的情况下,消振接头只有在刀具损毁时才会失效,否则,消振接头可以一直使用许多年。事实上,很多在上世纪80年代制造的消振系统现在仍在使用。为了确保静音刀具/消振接头始终保持最佳性能,刀具制造商提供了以下6项维护要点:
(1)如果消振接头中的阻尼油因长期贮存或在低温下运输而变得过于粘稠,可以用一柄橡胶锤轻轻敲打接头的杆部。
(2)为了保持最佳性能,至少每年要对所有配合件仔细清洗一次,并加注润滑油。如有必要,还应对螺钉进行润滑。
(3)及时更换磨损或老化的螺钉和垫圈。
(4)装配时,确保接头被恰当地紧固。