加工中心上高速切削螺紋不可忽視因素

作者：佚名信息來源:無憂機械電子 2008-8-11

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隨著加工中心的出現，特別是高速切削技術迅猛發展，使銑削，鉆削等加工效率迅速提高，但螺紋加工卻成為了整個機械加工中的一介瓶頸。為了解決這一矛盾，許多絲錐制造商，如德國EMUGE就推出了針對不同零件材料的高速絲錐，并且結合當今最先進的涂層技術，使絲錐的切削效率，耐磨性和使用壽命都大大提高。然而要想真正取得高速...

隨著加工中心的出現，特別高速切削技術迅猛發展，使銑削，鉆削等加工效率迅速提高，但螺紋加工卻成為了整個機械加工中的一介瓶頸。為了解決一矛盾，許多絲錐制造商，如德EMUGE就推出了針對不同零件材料的高速絲錐，并且結合當今最先進的涂層技術，使絲錐的切削效率，耐磨性和使用壽命都大大提高。然而要想真正取得高速絲錐應有的效果，有個因素卻往往被客戶給忽略的，那就是絲錐刀柄！
目前客戶主要使用兩種絲錐夾持系統，第一種：帶度補償的絲錐刀柄，這普遍應用于搖臂鉆床，大螺紋的加工，特別是結合帶有過載保護的絲錐快換夾頭，可以有效防止絲錐的斷裂。只是這種絲錐刀柄是屬于快換式的，裝夾特別方便，但同時這種刀柄不是很適合高速切削，因為高速加工時，過高的離心力會使絲錐刀柄與快換夾頭之間的配合變弱。另外一種是普通的ER夾頭，這種連接方式，是個純剛性的系統，可以實現高速切削，考慮到該系統很便宜，因此往往是許多客戶愿意選擇的。但是我們接下來分析一下其問題所在。

首先我們要定義一下，高速切削必須要在帶有同步主軸的CNC機床上，那么由于螺紋切削都存在主軸正轉與反轉這兩個過程，我們假設Vc=60m/min（高速切削），螺紋尺寸為M6，那么其轉速應為3184rpm，當螺紋加工到要求深度后，主軸必須停止，并且馬上就必須反轉至3184rpm，在這一過程中，主軸停，進給未必能停下在，并且反轉至設定速度也有個時間差，這些均會使進給與主軸轉速產生不匹配，這被稱為同步誤差，即主軸與線性驅動單元的動態變化產生同步誤差；再者絲錐的齒面也存在制造誤差，這也會造成誤差。這些微小差別，如果通過剛性的螺紋刀具，會導致系統中的誤差，這對于螺紋切削循環非常不利。我們先考下圖

    那么絲錐的歐洲標準EN22857定義了磨制螺紋的尺寸和公差，對于絲錐的螺距公差，該標準指出：在規定的牙數范圍內充許最小偏差為±8μm。例如：一個M10的絲錐，其螺距為1.5，那么在7個牙的長度方向允許產生±8μm的誤差，對比上圖，在軸向會產生1300N壓力（蘭色曲線），而綠色曲線是M6的絲錐，其軸向則只產生略多少500N的壓力。因此，隨著絲錐直徑越大，絲錐承受的軸向壓力也越大！

    普通的ER夾頭是無法釋放這軸向壓力的。因此德國EMUGE就設計了一個能緩沖這種主床的同步誤差以及絲錐精度誤差所產生的軸向壓力，被稱之為“微量長度補償的絲錐刀柄”。其主要特點是：

    1．在壓縮與拉伸方向都具有最小長度補償（約0.5mm）
    2．中心冷卻壓力可高達 50 bar，加工通孔時，可以讓冷卻液沿絲錐柄部出水。
    3．螺紋刀具可通過帶方身的夾頭 (ER-GB)夾緊
    4．不需要特殊的刀柄
    5．同步攻絲時，有更好的工藝安全性
    6．可獲得更高的攻牙速度
    7．扭矩和軸向力的傳遞互相獨立
    8．球方式傳遞扭矩

    實際應用請參考以下兩圖為不同絲錐刀柄所產生的軸向力。a）_為普通ER夾持；b)_為EMUGE的微量長度補償的刀柄；c)_為其它類補償的刀柄。第1張圖是轉速500轉時，普通ER夾頭的軸向力不到2000N，第2張圖是2000轉時，普通ER夾頭的軸向力已超過了2500N。而EMUGE的微量長度補償的絲錐刀柄均不到500N，因此EMUGE的這種絲錐刀柄可以更多地吸引軸向的誤差（以下曲線均由Artis系統，在螺紋加工時讀出）