2.2 KM工具系统
KM工具系统是美国Kennametal公司及德国Widia公司联合研制的,其基本形状与HSK很类似,也是采用了1:10的空心短锥配合和双面定位方式。主要的差别在于夹紧机构不同,KM刀柄是使用钢球斜面锁紧,夹紧时钢球沿拉杆凹槽的斜面被推出,卡在刀柄上的锁紧孔斜面上,将刀柄向主轴孔拉紧,刀柄产生弹性变形使刀柄端面与主轴端面贴紧。
KM工具系统具有高刚度、高精度、快速装夹和维护简单等优点。试验证实KM刀柄的动刚度比HSK系统更高,不过由于KM刀柄锥面上开有对称的两个供夹紧用的圆弧凹槽,需要非常大的夹紧力才能正常工作。
2.3 NC5工具系统
NC5工具系统是日本株式会社日研工作所开发的,采用1:10锥度双面定位结构。锥柄采用实心结构,使其抗高频颤振能力优于空心短锥结构。其定位原理与HSK、KM相同,不同的是把1:10锥柄分成了锥套和锥柄两部分,锥套端面有碟型弹簧,具有缓冲抑振作用。通过锥套的微量位移,可以有效吸收锥部基准圆的微量轴向位置误差,以便缓和刀柄的制造难度。弹簧的预压作用还能衰减切削时的微量振动,有益于提高刀具的耐用度。当高速旋转的离心力导致锥孔扩张时,弹簧会使轴套产生轴向位移,补偿径向间隙,确保径向精度,由于刀柄本体并未产生轴向移动,因此又能保证工具系统的轴向精度。
2.4 Big-plus工具系统
Big-plus工具系统是日本大昭和精机公司开发的改进型7:24锥柄工具系统。该系统与现有的7:24锥柄完全兼容,它将主轴端面与刀具法兰间的间隙量分配给主轴和刀柄各一半,分别加长主轴和加厚刀柄法兰的尺寸,实现主轴端面与刀具法兰的同时接触。装入刀柄时伴随主轴孔的扩张使刀具轴向移动达到端面接触。
与BT锥柄相比,Big-plus锥柄对弯矩的承载能力因有一个加大的支撑直径而提高,从而增加了装夹稳定性。Big-plus工具系统的夹持刚性高,因此在高速加工中可减少刀柄的跳动,提高重复换刀精度。
3 国内新型工具系统的研究
我国在新型工具系统的研究方面起步较晚,对工具系统进行实质性分析研究的成果较少。其中成都工具研究所的梁彦学高工、张铁铭高工、赵柄祯高工在引进HSK工具系统标准、探索制造工艺及动平衡方面作了许多工作。成都工具研究所“九五”期间承担了国家重点科技攻关专题“数控机床工具系统工程化技术的开发研究”,主要成果是引进了HSK刀柄的制造标准,开发了相应的加工工艺,并据此制造出了HSK刀柄及部分检测设备,填补了国内空白。
在此基础上,成都工具研究所和江苏大学等单位共同承担的国家“十五”科技攻关课题“高速加工工具系统的开发与应用”,利用有限元法对高速状态下HSK工具系统的特性进行了仿真分析、建立了力学模型和专家知识库,为掌握其结构动态、静态特性、工作机理提供了科学理沦指导和依据;建立了HSK工具系统柄的标准图库及HSK工具系统产品图库,制定了HSK工具系统的制造技术规范;完成了HSK工具系统标准技术的研究工作,制定了HSK工具系统国家标准,为我国HSK工具系统的产业化、推广应用并进人国际市场打下了良好的基础。 |