多角度夹持技术实现重型工件的级加工三通管

多角度夹持技术实现重型工件的μ级加工

多角度夹持技术实现重型工件的μ级加工 2011： 在对数吨重的铸铁件或钢件进行加工时，从两方面考虑精度问题都是极为重要的。一方面，公差规定越来越苛刻；另一方面，昂贵的刀具应该尽可能减少磨损。多角度夹持卡盘可以实现所需的同圆度和振动阻尼。在位于AalenWasseralfingen的SHW Bearbeitungstechnik公司里，尺寸问题得到了很好的解决：一方面是数吨重的工件，另一方面是精确到μ级的切削。对印刷行业纸辊法兰、大型柴油机元件和机床设备的加工，就如同大象在钢丝上跳舞。尽管工件规格巨大，但是可靠性和精度等因素从细微之处就决定了加工的结果。在选择相应的刀具夹持工具时，多种因素都起着决定性的作用：同圆度、振动阻尼、易操作性、工艺流程安全性以及最小的干涉轮廓。在经过深思熟虑后，最后决定采用Schunk公司的Tribos多角度夹持技术。

在对重型工件进行精铣时，Tribos-R型刀具支座能确保光亮的表面和较长的刀具使用寿命

对重达20t的部件铣削SHW Bearbeitungstechnik公司的核心竞争力在于对大尺寸、高精度工件的加工。在这方面，对单件的加工，就如同小批量的加工一样。加工产品可以从火车机头的电机座、船舶和柴油机组、纸辊的法兰或轴承座，一直到机床制造和通用设备制造行业的各种零部件。车削加工部件的长度可以达到18m，重量可以达到10t；平磨工件的重量可以达到15t；而铣削工件的重量可以达到20t。铣削工件通常为GGG-60铸件，而车削工件大多为42CroMo4或34CroMo4钢件。在一台带有66个刀位的SHW机床上加工柴油机组时，采用了一种Tribos-R SK 50型多角度卡盘（图1）。另外，还使用了一种带有八个刀刃的75mm HM-TiAlN精密铣头。在作业中，卡盘表现得极为稳定和精确。由于采用专业化的空心结构，卡盘具有很高的径向刚性，适合于重型切削场合。框架结构和在空腔中的特殊使用可以达到良好的振动阻尼效果，使加工作业更加平稳，表面质量更加优良。

图1 即使是大型工件（如柴油机组）有时候0.001mm的差距就能影响到质量的好坏

刀具磨损得到减缓在加工大尺寸工件时，精度问题非常重要，其原因有二：其一，客户所给定的公差值范围越来越窄；其二，刀具要尽量达到最小的磨损，以便在大件加工时降低高额的刀具费用。与传统的通用型夹具方案相比，Schunk公司的精密夹具恰恰是在使用昂贵的刀具时，可以显示出其巨大的费用优势。尤其是在加工电机时，这个因素极为重要。在寻找合适夹具的过程中，SHW Bearbeitungstechnik公司并不轻松，但最终还是选出了几种。在决定采用多角度夹持技术时，针对同圆度的高要求而采用窄型延长机构的可能性起到了关键的作用（图2）。SHW公司的尺寸审核结果表明，尽管使用了延长机构，但是Tribos的同圆度数值仍明显优于Schunk公司所给定的公差值。

图2 SVL通用型Tribos延长件也适用于其他刀架

与同样窄长的热收缩卡盘相比，多角度夹持技术有多种优势：多角度夹持技术的振动阻尼优于热收缩卡盘，这在表面质量和刀具使用寿命上具有明显的优势。正是因为SHW经常采用昂贵的刀具，因此这种优势很快就能通过经济效益得到体现。此外，在采用热收缩工艺时，即使是现代化的设备，对于操作人员来说，也会存在着较大的危险。与常规的Weldon卡盘相比，多角度夹持技术既有较好的同圆度，刀具的预调节也很容易。多角度夹持技术操作起来既安全又简便。还有一点也极其重要，就是对工作人员非常安全。原因是他们经常采用管状延长件来延长弹簧卡盘的尺寸，他们还不太相信夹持是否牢固。此外，采用夹紧钳时，总是存在着刀具在夹紧过程中可能发生位移的危险。而对于多角度夹持技术，操作人员无论是在刀具预调设置，还是在设备操作上，都自始至终表现得非常稳定。

图3 多角度成型张紧孔可以对Tribos卡盘起到安全夹持的作用

刀具更换只需20sTribos以夹紧孔的多角度形状为基础（图3）。若刀座夹紧侧受到准确定义的外力的加载，则夹紧孔就会变形。刀座上的刀柄进入一个较大的圆孔里，在作用力消除后，夹紧孔就会重新回到其原始状态，并安全地夹紧刀柄（图4）。在20s之内，借助于液压夹紧装置可以完成刀具的更换作业。

图4 多角度卡盘的截面：这种技术可以提供安全和精确的夹持

Tribos的同圆度和刀具更换的可重复性保证在0.003mm以下。这可以确保安全的刀具更换作业、绝对精确的加工结果和较长的刀具使用寿命。与夹钳卡盘相反，在采用多角度夹紧技术时没有活动的加工部件，因此多角度夹紧系统的机械敏感性很弱，可以达到无磨损和免维护的夹紧。另一个优点是它的旋转对称结构，整个夹紧装置为一个整体，由于结构对称，因此可以达到极好的平衡效果，这是达到平衡校准费用低而加工速度高的前提条件。刀座在转速达到25000r/min时，采用G2.5的平衡校准质量。它适合于高达50000r/min的高转速加工作业，有些型号甚至明显超过这些速度。标准型Tribos产品的适用性很广，从难切削加工的情况一直到微型切削的情况（图5），可以对0.3mm以内的刀柄进行夹紧。

图5 对多角度夹持技术刀座的选择可以从难切削情况一直到微型切削情况

5000多个夹紧过程保持同圆度不变与传统的热收缩技术相比，这种技术可以省去耗时的预热和冷却流程，经过5000个夹紧过程的耐久性试验，结果表明同圆度和转矩都保持不变。与热收缩卡盘不同，在采用多角度技术时， 即使刀具更换频繁，也不会出现材料疲劳的现象，因此可以确保长期和完美的同圆度。(end)

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