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对磨削刀具的高精度夹持
作者:Dieter Gielen    来源:MM金属加工
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一种带有三重棱体导向和相互齿合卡爪的新型卡盘可以确保刀具磨削和磨锐时的高同圆度和重复精度。此外,还可以阻止摆动冲击现象。

在对整体硬质合金刀具磨削时,很多情况都取决于夹具。一方面,它应该尽量多样化,以涵盖尽量多种直径的刀柄;另一方面,刀具应该尽量被夹持精确,这是因为唯有这样,方可达到精确的刀片几何形状和表面。

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采用三重棱体夹持技术,可以使卡盘对刀柄的整个直径进行安全的夹持,精度达到5~20mm。五个卡爪中的每一个卡爪均由一个双重棱体进行精确的导向

与用户一起研发卡盘

专门从事夹具和抓爪技术的Schunk公司与位于Erkheim的特种刀具磨削厂Stefan Rothenaicher公司一起研发出了一种完全可以满足这种要求的卡盘。通过一种三重棱体导向和相互齿合的卡爪,可以实现很高的可重复精度并阻止摆动冲击现象(图1和2)。这些是达到小批量自动制造的理想的前提条件。

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图1 卡盘的核心部件是棱体导向装置,它可以在各种刀柄直径下确保最大的加工精度

Stefan Rothenaicher公司是一家全能刀具磨削企业,其位于Erkheim地区的高科技磨削工厂专门从事对特种整体硬质金属刀具的磨削,因此自1989年企业成立以来,积累了丰富的磨削和磨锐的工作经验。很多汽车工业企业都采用Rothenaicher的诀窍技术。企业根据自己的图纸和数据,通过完全空调化的作业流程,加工和制造出整体硬质金属模具、成型刀具和阶梯刀具。凭着对提高生产效率的执著,Stefan Rothenaicher公司孜孜以求各种技术优化的可能性。它与Schunk公司合作,研发出了一种全新的刀具刃磨卡盘。这种卡盘克服了目前常见卡盘的一些缺陷,并为高精度和高效益的刀具磨削工作创造了必要的前提条件。

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图2 刀柄直径越小,五个夹爪的相互齿合就会越紧。这可以确保良好的稳定性

磨削摆动冲击会导致很高的加工成本

Rothenaicher公司知道,价格便宜的夹钳卡盘和价格昂贵的多效卡盘在自动磨削作业中往往会遇到其极限。随着时间推移,此类卡盘会逐步失去所需的同圆性精度而产生摆动冲击现象。如果刀具误差在0.003~0.02mm时,卡盘的这种摆动就会导致严重的后果。通过对卡爪的费时费力的维护、连续的监控和繁琐的修磨以及对单个零件的更换,仍无法根本解决此摆动问题。所有这些措施均费用大量金钱和时间,而在磨削作业中仍隐藏很大的风险。

通过采用Prismo高精度棱体卡盘,Rothenaicher公司进入了一个新的时代。一种三重棱体夹持卡盘系统可以精确而安全地夹持住5~20mm直径的刀柄。五个卡爪中的每一个卡爪均由一个双重棱体进行准确导向,第三块棱体则直接固定在刀柄的夹持面上,对刀柄进行固定。三重棱体夹持装置可以确保达到与各种刀柄直径的良好配合。因此,Prismo夹具装置与其他技术方案有着明显的不同。例如,在采取其他技术方案时,夹持面只是简单地被磨成圆形。不管刀柄直径如何,Prismo夹持系统总是设有十条夹持线,确保刀具准确对中。这样即可对单刃深孔钻和螺旋刀具进行精确的加工(图3)。

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图3 单刃深孔钻可以得到牢固的夹持和精确的加工

稳定的结构可以防止振动

在夹持过程中,五个卡爪相互之间实现齿合,它可以与导向装置保持最小的间隙,同时夹爪之间也保持最小的间隙。因此,棱体卡盘可以达到极高的刚性和持久的良好同圆度。此外,稳定和高强度的导向系统可以防止磨盘跳动。Rothenaicher公司以往需要定期为卡爪进行修磨,以使卡盘维持所需的精度;而Schunk公司棱体卡盘的夹持面则设有类似于金刚石的硬质材料涂层。因此它可以长期经受住硬质刀具的高强度负荷。在Rothenaicher公司长期使用中,Prismo卡盘可以在刀具伸出长度为2.5×D和刀具直径为20mm的情况下,持续达到<0.005mm的夹持重复精度。

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图4 在自动夹持过程中,刀具实现高精确对中和固定

固定轴向位防止发生干涉

在带有链式装载机(200个位置)的Schütte WU 305 Linear全自动CNC五轴磨床的连续运行中还发现其他一些长处。在夹持过程中,卡盘最初全部打开,然后通过一个灵活性好的抓爪置入刀具并对中(图4),无论是加工何种直径的刀具,X轴总是保持不变。所有卡爪都固定在同一轴向位上。费时费力的辅助编程和因X轴意外移动而发生的碰撞的危险都已经成为过去。

为了防止微小污染和随时确保卡盘重复精度,在磨削作业中,从后部连续注入干净油对Prismo卡盘进行冲洗(图5)。此外,在机器每次加载时,Rothenaicher公司都采用一种基于特弗龙的油品对整个卡爪导向系统进行润滑。对此,每个卡爪都设有一个润滑油嘴。在最多五分钟的时间内,用气动挤油枪(配件)对整个卡盘进行完美润滑。

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图5 采用干净的油品,可以防止磨削颗粒物进入到棱体卡盘里

通过采用Schunk棱体卡盘,在对特种刀具进行磨削和磨锐时,卡盘的同圆度和重复精度都得到了显著的改善。Rothenaicher公司从更高的工艺流程安全性、更低的监控费用和恒久稳定的定位精度中受益。因此,在下一步工作中应该利用比率效益,放弃设备上“Excomp”的偏心补偿。以前,每个刀具在夹持动作完成之后,都需要径向准确调整到2μm的辅助工序。而采用高精度的棱体卡盘后,这个步骤则只用于抽样查验工作。
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (9/3/2011)
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