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多功能機床發展的離不開刀具技術

[ 發布時間 : 2006-12-27 9:38:51 ] 瀏覽次數:

多功能機床，就其加工能力和構造而言，擺脫了傳統的車削加工和加工中心的限制，給沉悶的機床市場帶來幾縷火花。多功能機床的銷量在所有機床的銷量比例增加迅速，一些人甚至認為，多功能機床有可能成為將來的主導機床。  
       
　　多功能機床的主要優點是在相同設置時，可以對機床進行車削、銑削、鉆削及其他操作。由于使用同一夾具固定，從而消除了使用多個夾具時產生的公差累積問題。縮短或消除了繁冗的加工工藝，減少了換刀次數，從而為企業增加了利潤。  
        
　　刀具是多功能機床的一個重要因素，但相對來說，又極易被忽視。即使它在機床的整體成本占用的比例很小，但對機床加工的影響而言，其影響比例與機床整體成本相比又不成比例。就加工整體而言，機床制造商和刀具供給商都趨向于新型刀具設計，即更好地體現機床獨特性的優勢所在。  
      
　　Kennametal公司的技術總監GregoryHyatt說：“我個人認為，這些多功能機床的潛力還沒有完全發揮出來，”他說，“實際上，在機床設計時，新型刀具的設計應更多考慮在其原來固有的操作范圍基礎上能否進行擴展，從而使用戶能更多地利用它的使用價值。”Hyatt對此有著深入的了解，他將分裂技術定義為“任何開發的潛力都更具有生產性。當用戶買到后，在實踐操作中，感受其帶來的重大變化而將其生產性體現出來。”他又補充到，“我個人認為，一個好的爭論能使多功能機床名副其實。”  
       
　　Mazak公司的產品應用工程師MichaelFinn說：“刀具應用要經歷一個不斷完善的過程。這就要求不斷研究、開發，如何使其應用在多功能機床上，無論在軟件方面還是在機床和刀具方面，如何使其應用更加完善。”MichaelFinn還引證了一個齒輪銑刀的例子，該應用要求開發控制軟件和刀具。他說：“這種軟件能增強兩個主軸的同步性。刀具是一個標準滾銑刀，也就是與齒輪滾銑機上所用的刀具相同，由一個心軸支撐。該滾銑刀由銑削軸驅動，設置在轉塔刀架上，并繞B軸旋轉。我們已經用此設置生產正齒輪、螺旋齒輪、外花鍵。”  
      
　　齒輪滾銑刀應用在機床上，這一點看來有些特殊，新型刀具已經設計出來，目前正由刀具制造商SandvikCoromant試制。據該公司的刀具系統專家JamesGrimes表示，這種刀具應用在多功能機床上，同普通的車削和銑削加工相比，大大提高了生產力。JamesGrimes說：“我們新型的45度刀具支架用來支撐主軸繞B軸旋轉的多功能刀具，能保證主軸與旋轉軸成45度角，此時該刀具處于最佳加工位置。這種設計避免了卡盤與B軸產生干涉的可能，并可進行擴展操作。我們有80度金剛石車刀、55度金剛石車刀、35度金剛石車刀進行外形加工，內圓車刀和幾何車刀。”  
        
　　MoriSeiki美國公司的產品應用經理GeraldOwen說：“45度刀具配置通過降低上面轉塔刀架頭的作用力，也能有效地增加B軸硬度。該刀具能重新改變切削力方向，從而使機床可承重較重載荷”。  
      
　　另外，Sandvik目前正在開發試制一種“迷你型轉塔刀架”。該刀具架還是用于機床B軸，該裝置與多功能車刀組成一個單元機構，通過滾銑主軸轉位，從而縮短換刀時間。“一些客戶抱怨，例如，換刀時間的長短主要還要看是粗加工還是精加工。”  
       
　　JamesGrimes說，“因此，我們將三個不同的鉆刀放進一個迷你型轉塔刀架里，用戶可以做到連續操作，例如，精車、鉆孔和車螺紋，而不用回到刀庫里去取另一把刀具。因此，只需0.2s的轉位時間代替1.5～2s的換刀時間。”GeraldOwen說，“迷你型轉塔刀架”也用來加工硬質工件材料，這些材料加工時要求多面刀片轉位加工。他回憶說：“我們有一個客戶，在他們加工1～2m長的航空發動機用的Inconel-718主軸時，每個刀片切削刃的使用壽命是525mm。但是通過使用3座式‘迷你型轉塔刀架’后，他們能進行更快地車削，并通過‘迷你型轉塔刀架’轉位到一個新刀片，然后重新切削。”  
        
　　用于多功能機床上的多功能刀具看起來很靈敏，Mazak公司已經開發了一種新刀架，這種刀架可以以不同的插入方式進行固定操作和旋轉操作。MichaelFinn解釋說，“該Flash刀具座采用靜態插入三角形式車刀、80度金剛石車刀和55度金剛石車刀。靜態定位能進行標準的切削OD和ID的粗加工和精加工，鉸孔和螺紋切削加工。當進行操作時，機床確定刀具的加工方向，它同時也可用于銑削和鉆削加工中。  
        
　　GregoryHyatt認為，多功能刀具的設計要比FlashTool刀具更加獨特，所以將來它會在加工時大有作為。他說：“將來，我們會看到多功能刀具的應用會和其他新型刀具一樣。我們希望將一些新產品在6個月內上市，機床制造商還沒有預料到這些新產品遠不再是機床外邊的工具箱而已。因此，我們將和他們及一些CAD/CAM的供應商一起來支持這種新型刀具的推出。在這些機床上典型應用的人機對話操作程序更加使大家支持這種新型刀具設計”。  
        
　　Carboloy公司的產品經理BobGoulding認為超聲波的應用作用很大，他說：“我們有幾個刀具正在申請專利，這些刀具可以用來固定操作和旋轉操作，從而我們看到使用這些刀具的機床發展前景，客戶要求柔性加工，這就要從刀具和機床本身兩方面來決定”。  
        
　　MoriSeiki美國公司的GeraldOwen指出，用戶也想采用現有的刀具能滿足多功能機床的要求并能縮短換刀時間。他說，許多使用組合式機床的公司通過使用鏜孔鉆頭來完成，兩個80度菱形刀片或兩個三角形刀片，如這些刀具旋轉可與主軸旋轉反向。其他刀具則設置在使用同一卡盤頭的鏜削之前或之后。在多功能機床上，如果有效地利用刀具則可以減少換刀時間。對其他種類加工而言，無論采用新刀具還是采用新技術，都可以應用到這些機床上。  
      
　　多功能機床上使用的車刀發展很特殊，并引起了廣泛的注意。Sandvik公司已經開發了一種四切屑槽硬質合金立銑刀，用來提高加工工件表面的加工精度，在OD銑削加工應用時，機床以C軸旋轉可以減少刀具壓力。JamesGrimes說：“我們使用這種四切屑槽硬質合金立銑刀的其中兩個切屑槽形成很微小的1.5度夾角。”他解釋說，“另外兩切屑槽可以進行無中心定位切削，然后從切削邊緣返回一些。因此只有兩切屑槽有面接觸，而且只是在兩切屑槽側面有接觸。這兩個鋒利的切屑槽就像兩個鋒利的滑片，提高了加工表面精度，另外兩切屑槽的底部不接觸，從而緩解了刀具壓力，因此對于一個四切屑槽切削刀，只有兩個切屑槽真正參與了面接觸。”  
        
　　Mazak公司的MichaelFinn說，“這些5軸機床，他們能以不同的方式定位刀具，也就意味著能以更多方式進行加工。”另外一個關于機床功能擴展的例子是被MichaelFinn稱作轉向端銑的機床。他說：“我們用一個面銑刀代替了靜態刀具來對工件外徑進行粗加工，結果用了很長時間，并且切屑呈帶狀。”他解釋說，“工件是先以一個方向旋轉，然后端銑主軸以相反的方向旋轉。這種旋轉式銑刀震裂了原本堆積在周圍的切屑”。Mazak公司也開發了一種拋光操作，其利用了主軸的反向運動原理，各種拋光輪通過一個電力應用的4140鋼件的旋轉來實現操作。

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