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数控机床上的同步攻丝的应用
作者: 发布于:2012-12-26 11:08:00 点击量:

  使用热涨和液压夹头的另外一个好处,是它们在夹持刀具时,相比攻丝头来说只有非常少的径向跳动:例如,夹头在旋转时的同心度可以在3µm或者更小,这些方法也可以用来夹持圆柱形柄部,并具有更高的夹持力和刚性。
  
  具有高夹紧力的强力TGHP精密夹头尽管没有像热涨和液压的夹头一样的精度,但在攻丝加工中有效地应用。
  
  这样一些使用条件的创立,使硬质合金丝锥在加工是具备了较小径向跳动量和更高的刚性,从而产生了以远超过高速钢丝锥的切削速度加工螺纹的可能性。
  
  但由于目前的丝锥都是与柔性攻丝头一起使用的,表述跳动量的尺寸并不需要限制在严格的公差范围内。例如,螺纹直径为0.5英寸(12.7mm)的高速钢丝锥,其钻柄的偏心量的工业标准可以达到20µ(0.0008英寸)。
  
  另外,我们也没有必要对螺纹直径和切削锥与丝锥柄部的同轴度进行过严的控制。
  
  整体硬质合金丝锥放大
  
  新型高性能硬质合金丝锥设计
  
  为了充分发挥硬质合金的长处,一种新的丝锥充分发挥了刚性攻丝机床和高精度刀具夹头的优势。
  
  和精密钻头和端铣刀一样,丝锥的柄部也是完全圆柱形的,但跟目前高速钢丝锥不一样的是其钻柄直径为通用尺寸。
  
  例如,新的统一制螺纹UNF1/4-20硬质合金丝锥的柄部直径为0.25英寸(6.35mm),和常用来加工UNF1/4-20的高精度硬质合金0.201英寸(5.1mm)的螺孔钻的柄部直径是一样的。
  
  为了能充分使用热配合、液压或精密夹头,柄部的直径偏差保持在德国工业标准7160的h6.
  
  例如,一个0.5英寸(12.7mm)的柄部的直径公差是-0.0110mm(-0.000040in.),圆度在3µm(0.00012inch.)之内。
  
  方头不是必须的,因为当柄部直径在规定公差内时,这些夹头具有足够夹紧力以满足攻丝需要。
  
  进一步讲,这种新丝锥的螺纹部分和切削锥对柄部的同轴度在10µm内。运用高精度的夹头可以创造一个完全刚性的工艺系统并且降低丝锥的跳动量,符合了硬质合金丝锥成功使用的两个条件:刚性和均匀的载荷。
  
  与良好的刚性和对中性一起,一种最新开发的具有优异特性的硬质合金晶粒,丝锥几何参数以及PVD涂层大大提高了攻丝速度和使用寿命!
  
  就肯纳金属而言,两种材质的硬质合金可以用于攻丝。其中KC7542是专门为加工钢和铸铁的新型丝锥设计的,其在高强度的硬质合金基体上涂敷了一种新开发的纳米TiAlN涂层,这种新的丝锥保证了切削刃的强度和抗磨损能力。而KC7512则被用来加工铝和其他有色金属,该材质由抗磨损的硬质合金基体和两层涂层组成,其中TiN是基体上的涂层,CrC/C(碳化铬)是表层的涂层。在加工有色金属时,最外层的涂层具有很小的摩擦系数,从而可以防止鳞刺以及积屑瘤。
  
  硬质合金丝锥在刚性攻丝中的性能
  
  在机床、攻丝夹头和刀具设计技术的进步,合理设计的硬质合金丝锥不仅用于“短切屑”的材料如铝和铸铁,现在也开始首次运用于“长切屑”材料,包括碳钢、合金钢和工具钢。
  
  在“短切屑”材料中球墨铸铁、可锻铸铁和灰口铸铁。这些硬质合金丝锥可以成功的加工上述有所金属材料在规定的速度范围内。切削速度可以达到高性能的高速钢涂层丝锥的4倍,从而在本质上提高了生产效率。
  
  值得注意的是在加工盲孔的时候,不是所有的数控机床都能实现刚性攻丝。因为丝锥和主轴在到达孔的底部时都必须减速,在反转的过程中就可能会出现螺距误差,在丝锥上会产生推力并使攻丝的尺寸变大。加工盲孔时在减速的过程中,丝锥却仍然在工件中,丝锥反转并且重新加速,丝锥的速度必须降低到上表列出的推荐加工速度的40%。
  
  当丝锥主轴旋转时,并不是所有的数控机床都可以看作同步或刚性的,使进给量等于螺距,但是大量具有补偿作用的丝锥夹头已应用于刚性攻丝加工中。这些夹头允许有轻微的轴向移动来补偿误差。
  
  “亚刚性”丝锥的夹头允许一定微量的轴向移动但其具有很高的旋转刚度,能与硬质合金丝锥达到较好的效果。因为他们在两年前就已投入市场,这些丝锥已经得到了广泛的测试。制造商们已经转变他们的攻丝加工过程来发挥新硬质合金丝锥的优点。切削技术网站认为,由于丝锥的螺距总是会存在一些制造误差,机床的轴向进给亦不会完全与之相同,这两者的误差会使丝锥牙型的一侧承受比另一侧更大的载荷,从而加快丝锥的磨损。因此,采用带有微量补偿(例如±0.2mm)能有效地解决这一问题,这对于脆性相对较大的硬质合金丝锥意义更大。
  
  例如,一个自动化部件供应商用KC7542丝锥加工A536球墨铸铁时,可以把攻丝速度从110英尺每分钟(33m/min)上升到400英尺每分钟(122m/min),从而使攻丝周期下降了65%。丝锥的寿命也提高到了40,000个孔(是粉末冶金高速钢丝锥的4倍),考虑加工机床和刀具成本时整个攻丝的费用下降了66%。
  
  另外一家制造商发现新式的KC7512硬质合金丝锥在加工硅铝合金制动元件时,其速度可以达到310英尺每分钟(94.5m/min),并且可以提高丝锥的寿命超过3倍,达到300,000个孔。在这个案例中,制造商的攻丝费用降低了49%。
  
  结论
  
  随着机床、控制技术、丝锥夹头、硬质合金丝锥材质水平的发展,丝锥的设计对象范围已经超过了传统可以加工的材料,不仅包括铝和铸铁,也首次包括了碳钢和合金钢。新的硬质合金丝锥具有圆柱形的柄部和高精度的公差,其可以用于热装配合、液压或者ER,或者更高精度的TGHP夹具(具有高夹紧力),在可以进行刚性或者同步攻丝的数控机床上。
  
  当这个加工系统与先进的攻丝设计相结合起来的时候,这些硬质合金丝锥可以可靠的用于钢加工中,并且其速度可以超过所谓高速钢能达到的5~6倍,同时有5倍的刀具寿命。这种进步会大大提高攻丝的生产效率。

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