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機床刀具係統的動平衡

發布者:百家樂技巧機械  發布時間:2017/11/20 12:07:23

高速切削時,隨著主軸轉速的提高,在刀刃,刀柄-刀盤-央緊裝置組成的刀具係統中,刀具和夾具的不對稱形狀、係統構件的連接間隙和夾緊的不精確、主軸的圓跳動和磨損、主軸刀具拉緊機構中拉杆碟形彈簧的偏移、冷卻潤滑液的影響等都會造成刀具係統的不平衡,會對主軸產生一個附加的徑向載荷。由於鬥山機床離心力的作用,主軸與刀具結合部位的錐孔會產生擴展效應,不僅會影響刀具和主鈾的連接剛度,嚴重時還會飛出傷人。因此,高速加工要確保高速下主軸與刀具的連接狀態不能發生變化,並且對動態平衡提出很高的要求,不僅要求主軸要有精密的動平衡,而且刀具裝夾機構也需精密動平衡。

《高速旋轉鏡刀的安全性要求》標準規定:用於高速切削的鏡刀必須經過動平衡測試,並應達到IS01940-1規定的Gl平衡質量等級以上。這種等級的動平衡要求,采用常規的方法僅在裝配前對主軸的每個零件分別進行動平衡是不夠的,還需在裝配後進行整體精確動平衡,甚至還要設計專門的自動平衡係統來實現主軸在線動平衡,以確保主軸高速平穩地進行。

引起高速切削刀具係統不平衡的主要因素有:刀具的平衡極限和殘餘不平衡皮、刀具結構不平衡、刀柄不對稱、刀具及夾頭的安裝(如單刃鍾刀)不對稱、主軸-刀具界麵上徑向的裝夾精度;主軸的磨損和回轉精度;刀具和主軸連接麵上雜物顆校的汙染等。

可有兩種形式:一種形式是夾緊刀片的螺釘被剪斷,刀片或其他夾緊元件甩飛;另一種形式是刀體的爆碎。在多數情況下首先出現的是前一種失效,即在較低的速度下出現零件甩飛,隨著轉速進一步提高達到刀體強度的臨界值,才出現後一種失效,刀體爆碎。圖8-14為模擬計算顯示的這兩種失效過程與轉速的關係。在靜止狀態下刀片的夾緊力對刀體產生一個向心的變形,隨著轉速增加,一方麵刀體彈性膨脹,刀片隨刀體一起向外脹。同時,刀片的離心力克服螺釘夾緊力,使向心夾緊力和變形量逐漸減小,直至完全離開刀座的徑向支撐,此時夾緊己完全失效,即達到曲線上的拐點,拐點以後,刀片開始迅速外移直至甩飛。

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