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用于各种机械加工的Capto工具系统 |
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作者：廖先富 译 |
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多样化、复合化的机械加工，要求车床用的切削刀具可快速交换，加工中心用切削工具应实现模块化。自从兼具车削和加工中心加工功能的复合加工机床问世后，这种要求越来越强烈。本文就实现切削工具快速交换及模块化的Capto工具系统加以介绍。
车削刀具的快速交换
在车床上加工零件时，实际车削加工时间仅占全部工时的1/3，其余2/3的工时为机床的检查和准备、切削工具的交换、刀具切削刃的转位、切削工具及工件的检测以及工件交换的工时。使用原来的切削刀具时，其切削刀具交换的平均时间为8.5分钟，刀具切削刃转位的平均时间为2.5分钟；而使用Capto快速交换切削工具系统，则可将前述交换和转位的时间缩短至平均1分钟。使用1～2个夹紧刀夹，4～10种切削刀头相组合时，每年切削工具的交换及刀具切削刃的转位时间可缩短到50～200小时。事实证明，如果能将占零件加工全部工时2/3的停机时间大幅度缩短，将缩短的停机时间用于实际切削加工，则生产效率就能提高25%左右。通过使用这样的快速交换切削刀具，可获得降低加工成本的显著效果。
加工中心用切削刀具的模块化
加工中心机床用切削刀具能自动交换。在多样化工件的切削加工中，要求切削刀具用标准件组合成模块化刀具来满足多样化切削加工的要求。对使用BT40、BT50、HSK63、HSK100刀柄的，有不同主轴的4台加工中心用工具系统进行模块化，只需46件切削刀具就能满足多样化切削加工的要求。其中基本刀具夹头4件，中间接柄2件，铣刀30件、钻头、丝锥用刀头，镗刀10种。如果把它们换置成过去使用的整体刀具，则需要480件刀具。由此可见，使用模块化切削刀具能够实现切削刀具的集约化、标准化，从而大幅度降低刀具的购买成本。同时，对多品种小批量零件的加工，不仅能缩短交货期，而且对刀具夹头的准备也十分理想。
Capto工具系统的设计及特点
目前，Capto工具系统已被世界许多厂家广泛采用。现在拥有VDI等的圆柱形刀柄、莫氏锥度MAS BT柄等锥形刀柄、以HSK为代表的两面定位夹紧刀柄等，其品种规格比较齐全。这些刀柄有以下特点：夹紧刚性高；夹紧精度高且稳定；寿命长；操作性好；通用性强。这些性能对刀柄的功能有极大的影响，是决定刀柄质量优劣的重要指标。
扭矩与弯曲力的传递
对中产生高精度
Coromant Capto工具系统具有以下特点：
独特的两面定位夹紧连接结构
该连接结构是一种高精度多面体，采用1/20锥度两面定位夹紧的连接结构。在几乎所有的连接结构中，切削扭矩的传递通常都是使用传动键来传递，因此在传动键上要产生应力集中，这对夹紧刚性、使用寿命有很大影响；此外还会产生由传动键带来的相位误差(特别是在车削加工的中心高方面更为显著)，这将导致精度下降。而Capto工具系统设计成多面体形状，没有传动键，切削扭矩呈均匀分布，从而提高了扭转刚性，也没有相位误差。由此可见，本连接结构的自锁力比其它结构的自锁力大得多，可靠性更高。
连接精度高
连接结构在X、Y、Z方向的重复精度为±2μm，端跳精度为3μm。
操作性好、通用性强
将机床和加工相组合有五个规格的刀柄。在这些刀柄上都有能自动对应的ATC用抓取槽，并可实现切削液的内部供给。
螺钉式拉杆
凸轮轴式拉杆
中心螺钉式夹紧
夹紧机制
对手工交换刀具而言，操作简便至关重要。采用扇形块和拉杆以流畅的动作进行夹紧；为了解除自锁，用拉杆挤压刀具松开夹紧。
螺钉式拉杆
用后部螺钉拉进拉杆，通过扇形块夹紧刀具。用六角扳手将螺钉拧大约半圈(本站注：本站编辑手头的资料为大约一圈)就能简便地进行装卸。
凸轮轴式拉杆
与前述相同，通过扇形块夹紧刀具，但采用的是凸轮轴机构。用六角扳手将螺钉拧大约半圈 即可简便地完成装卸。
中心螺钉式夹紧
不使用拉杆，直接用后部螺钉夹紧刀具。因此减少了零件，使设计简化。这种夹紧方式主要用在夹紧回转刀具的刀柄上。
液压式夹紧
使用扇形块和拉杆，靠液压进行夹紧，直接装夹在车床的刀架上并能自动匹配。
Capto刀柄的技术数据
夹紧刚性
将Capto刀柄与HSK两面定位夹紧刀柄的夹紧刚性作一比较可知，车削加工的切削扭矩产生的刀尖位移量：当Capto刀柄承受的最大主切削分力为17KN(切深5mm,进给量1.6mm/r)时，其位移量为0.1mm,其夹紧刚性是HSK刀柄的4倍，这是由于采用无传动键的多面体形状设计使应力均匀分布在整个刀柄上，从而提高了扭转刚度。铣削加工进给切削分力使刀尖产生的位移量为：当最大主切削分力为17KN时，位移量为0.1mm,是HSK刀柄刀尖位移量的1/3左右。同样是两面定位夹紧刀柄，1/20锥度所产生的自锁具有更好的抗弯强度。
夹持精度
由于Capto刀柄采用无键多面体形状，所以夹持精度较高。
耐用度
Capto刀柄在车削加工中，经过200万次夹紧，没有出现应力集中的现象，使用稳定可靠，耐用度高。
高转速
由于Capto刀柄没有传动键，承受高转速的能力优于其它类型的刀柄。各种规格刀柄的最高使用转速为：
C3:55000r/min
C4:39000r/min
C5：28000r/min
C6:20000r/min
C8：14000r/min。(end)
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(8/24/2004) |
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