高速切削中的刀柄技术
高速切削是一个相对概念,并且随着时代的进步而不断变化。一般认为高速切削或超高速切削的速度为普通切削加工的5~10倍。根据ISO1940,高速主轴的转速至少要超过8000r/min。1978年CIRP切削委员会将高速切削定为500~7500m/min。也可以从不同的角度对切削速度进行细分,见表1。
研究表明:随着切削速度的提高,切削力会减小15%~30%以上,切削热量大多被切屑带走,加工表面质量可提高1~2级,由于生产效率的提高,可降低制造成本20%~40%。所以高速切削意义不仅仅是得到较高的表面切削质量。
高速切削技术主要分为两方面,一方面是高速切削刀具技术,包括刀具材料、刀柄和刀夹系统、刀具动平衡技术、高速切削数据库技术、检测与监控系统等；另一方面是高速数控机床技术,包括机床整机结构的静动热态特性、电主轴、直线电动机进给系统、数控与伺服系统的高速及高加速度性能、轴承润滑系统、刀具冷却系统等。因此从高速切削技术本身来讲,只研究主轴的高转速是不够的,但如果重点研究刀柄的结构及其特性,则主要研究高转速下的性能就可以了。
1典型的刀柄结构及其特性
一般切削最常用的是BT刀柄,而高速切削用得比较多的是HSK刀柄。
BT刀柄的锥度为7:24,转速在10000r/min左右时,刀柄-主轴系统还不会出现明显的变形,但当主轴从10000r/min升高到40000r/min时,由于离心力的作用,主轴系统的端部将出现较大变形,其径跳急剧增加到15μm左右。刀柄与主轴锥孔间将出现明显的间隙(图1),严重影响刀具的切削特性,因此BT刀柄一般不能用于高速切削。
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