工具系统的技术发展趋势

机械工业市场受到汽车、数字家电等行业积极投资的支撑,机床及相关设备的需求正由疲软转向兴旺。同时,降低成本和缩短加工周期的要求也更加迫切,与此相对应,实现加工高效率化已是大势所趋。在此过程中,为了进行调整高稳定性加工,刀—机接口技术的作用越来越显得重要；尤其是随着机械工业向信息化、智能化、环保化、节省能源、刀具小直径化等方向迅速发展,要求工具系统的功能必须提高到一个新的水平。本文根据日本媒体2004年度问卷调查的结果,介绍工具系统行业近期的市场动向及技术发展趋势。

带新功能的工具系统

为了进行高速、高精度、高效率机械加工,工具系统作为机床功能的补充,要求必须具有如下特点:高精度地将刀具夹持在机床上,且在加工过程中仍能保持高精度夹紧状态。为此,要求刀柄应发挥下列作用:①在高速加工条件下,具有良好的平衡性能,不会发生异常振动；②刚性优异,能够承受较大切削力；③保证切削液充分到达切削刃部位；④拥有良好的接口,能使刀具高精度安装在机床主轴上。

高速高精度工具系统大都采用两面夹紧机构,这种夹紧机构已达到实用化水平,而且也已经牢牢占有市场。2001年12月已制定ISO标准的HSK工具系统,目前仍有一些尚待解决的问题,其中,最重要的是包含夹紧机构的工具夹持系统。夹头部分已开发出压配合夹紧装置等新产品。需要解决的课题是如何实现工具系统的信息化、智能化。目前该行业关注的焦点是尽快开发出工具综合管理系统,使繁杂的工具信息能实现一元化管理。

最近,由日本17家硬质合金工具厂、工具系统生产厂联合提出了复合加工机床用HSK接口标准(即ICTM标准),根据该标准生产的HSK工具系统已作为商品正式投放市场。该标准是一个开放性标准,不受知识产权的制约,全世界的厂家均可按其制作和销售产品。标准的制定者希望根据该标准生产出符合用户需求的工具系统制品。预计,日本厂家将和海外普及该标准的同行们展开激烈的市场竞争。

提高制品的互换性,充分发挥投资效益

随着零件的小型化和高质量化,各公司正在大力开发新产品,尽量使工具系统具有紧凑性和高振摆精度,能够适应调整切削的要求。

图2 新型两面夹紧式工具系统Super BT系统

在高速高精度加工中,过去一直采用BT夹紧方式,与之相比较,两面夹紧方式的优越性已被广泛理解和认同。不过,从用户角度来看,在工具系统的互换性和发挥投资效益方面,仍然存在一些不足之处。因此,生产厂家针对广大用户的实际需要,正在积极进行两面夹紧式工具系统系列产品的开发工作。如黑田精工公司已开发出一种新型两面夹紧式刀柄,商品名为SuperBT工具系统(见图2),特点是刀柄的7∶24锥部和法兰端面与机床主轴7∶24锥部端面同时接触,从两面将刀具夹紧。该系统采用开放化标准,并力争使之成为行业标准。采用SuperBT标准主轴的机床均可配置SuperBT工具系统,而且这种系统和原JISBT夹紧刀柄具有互换性,供货渠道也较宽泛。

NTTOOL公司开发出一种轻便型两面夹紧式高速BT刀柄,商品名为AHO系列工具系统。这是在BT刀柄基础上加以改进的7∶24锥柄接口,特点是柄部和夹紧部均作成中空形状,从而大幅度减轻了刀柄重量,锥部和端面可紧密接触,加之从两面夹紧,平衡性能优异,采用AHO系列工具系统,加工效率可提高20%～50%。

图3 Big Coromant Capto工具系统

大昭和精机公司生产一种多角锥度两面夹紧系统,商品名为BigCoromantCaptoC5/C6(见图3),这是该公司取得SandvikCoromant公司特许权生产的工具系统,该系统可顺利解决车削加工中因崩刃等故障而使高价刀柄破损的问题。

圣和精机公司开发出一种新型两面夹紧式工具系统,可与原有机床(主轴锥度7∶24)配套使用,主轴端面的进出误差可通过采用皿头弹簧的锥套调整机构去消除。

日研工作所开发的压入式(DF)工具系统已得到推广,特点是该系统与DF立铣刀的结合部作成1∶100的缓舒锥度,由锥部与端面两部分将刀具夹紧,刀具装卸十分方便快捷,换一次刀仅需10秒钟。该系统切削力承受极限为原有工具系统的3倍。

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