德國埃莫克法蘭肯(EMUGE-FRANKEN)是一家擁有80多年歷史的集團公司,在螺紋加工、銑削加工、工件夾固以及精密量具行業處於尖端地位。早在20世紀20年代初期,通過公司創建者理查格林普爾先生的先鋒開拓,從而實現了螺紋加工從手動式到機動式的深刻轉變。


隨著加工中心的出現,特別是高速切削技術的迅猛發展,銑削、鑽削等加工的效率迅速提高,但螺紋加工卻成為整個機械加工中的一個瓶頸。為了解決這一難題,德國EMUGE推出了針對不同零件材料的高速絲錐,並且結合當今最先進的塗層技術,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,有一個因素卻往往被客戶忽略了,那就是絲錐刀柄。

目前客戶主要使用兩種絲錐夾持系統,一種是帶長度補償的絲錐刀柄,普遍應用於在搖臂鑽床上進行大螺紋加工,特別是結合帶有超載保護的絲錐快換夾頭,可以有效防止絲錐斷裂。只是,雖然這種絲錐刀柄屬於快換式刀柄,裝卡特別方便,但同時這種刀柄並不很適合高速切削,因為在高速加工時,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,這種連接方式是一個純剛性系統,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願意選擇的。但接下來,我們要分析一下其問題所在。

首先,我們要定義一下,高速切削必須在帶有同步主軸的CNC機床上進行,那麼,由於螺紋切削存在主軸正轉與反轉這兩個過程,我們假設切削速度Vc=60m/min(高速切削),螺紋尺寸為M6,那麼其轉速應為3184r/min。當螺紋加工到要求深度後,主軸必須停止,並且馬上反轉至3184r/min,在此過程中,主軸停止,但是進給未必能停下來,並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,絲錐的齒面也存在製造誤差。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,這對於螺紋切削迴圈非常不利。歐洲的絲錐標準EN22857定義了磨制螺紋的尺寸和公差,對於絲錐的螺距公差,該標準指出:在規定的牙數範圍內,充許最小偏差為±8μm。例如:一個M10的絲錐,其螺距為1.5mm,那麼在7個牙的長度方向允許產生±8μm的誤差,對比兩種規格絲錐加工壓力曲線,M10絲錐在軸向會產生1300N壓力,而M6的絲錐在其軸向只產生大約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夾頭是無法釋放軸向壓力的。因此,德國EMUGE就設計了一個能緩衝這種機床的同步誤差以及絲錐精度誤差所產生的軸向壓力,被稱為“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50MPa,加工通孔時,可以讓切削液沿絲錐柄部出水;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同步攻螺紋時,有更好的工藝安全性;⑥可獲得更高的攻絲速度;⑦轉矩和軸向力的傳遞互相獨立;⑧球方式傳遞轉矩。

在轉速500r/min時,普通ER夾頭的軸向力不到2000N,而在2000r/min時,普通ER夾頭的軸向力已超過2500N;而EMUGE的微量長度補償絲錐刀柄均不到500N,因此,EMUGE的這種絲錐刀柄可以更多地吸引軸向誤差。

試驗證明,軸向壓力隨著速度提高而增高,當用剛性絲錐夾頭擠壓加工時,存在的壓力更不容忽視,而一般絲錐刀柄僅比普通ER夾頭多吸引一點點軸向力。

這種產品的主要優點是可以獲得更高的螺紋表面品質,可以使軸向切削力降低,使絲錐的壽命延長。

目前,在汽車行業,特別是新型生產線上(如缸體、缸蓋、曲軸等生產中),已開始大量使用的這種微量長度補償絲錐刀柄,並取得了很好的效果。因此,從以上分析及資料來看,高速螺紋加工必須重視絲錐刀柄的選用。這是一個不可忽視的因素。

資料來源:全球數控刀具網
 
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