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车床CAPTO刀柄的开发与应用
日期：2009年11月10 来源：沈阳第一机床厂 关键字：车床
Sandvik公司生产的CAPTO刀柄呈锥形三角体结构。这种刀柄不是圆锥体，而是三角体锥，具棱边为圆弧形，是锥度为1：20的空心短锥结构，实现锥面与端面同时接触定位。锥形多角体结构可实现两个方向都无滑动的转矩传递，不再需要传动键，消除了因传动键和键槽引起的动平衡问题。三棱锥的表面大，使刀具表面压力低、不易变形、磨损小，因而具有始终如一的位置精度。但锥形三角体，特别是主轴锥形三角体孔的加工难度人、成本高，且与现有刀柄不兼容，配合时会自锁。
Sandvik公司以这种预张紧和精磨削的锥形三角体形成个多用途、快速模块式刀具系统--CoromantCapto。它是一种午削、铣削和钻削加丁都能应用的刀具系统，是解决高速切车床削刀具接u技术的优秀的方案。目前，CoromantCapto丁具系统已被世界许多厂家采用。现在拥有VDI圆柱形刀柄、莫氏锥度MASBT柄等锥形刀柄和以HSK为代表的两面定位夹紧刀柄等，其刷十规格比较齐全。这些刀柄有以／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。
CoromantCapto下具系统具有以下特点：
(1)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锥度两曲定位夹紧的连接结构。儿乎所有传统连接结构的缺点是：切削扭矩的传递通常都是使用传动键来传递，因此在传动键上会产生应力集中，这会导致夹紧刚性、使用寿命有降低：此外，还会产牛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Coromant Capto工具系统则克服了上述缺点，因这种系统设训成多面体形状，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，臼锁山比其他结构的车床自锁力大得多，可靠性更高。
(2)连接精度高。连接结构在x＼r、Z方向的重复精度为i2甲，端跳精度为3~m。
⑶操作性好、通用性强。将机床和加工相组合为5个规格的刀柄，这些刀柄L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。
(4)夹紧机制：对手I：交换／J具而言，操作简便至关重要。采用扇形块和拉杆能以流畅的动们：进行灾紧：为了解除自锁，用拉杆挤压刀具可以松开灾紧件。t螺钉式拉杆：用后部螺钊拉进拉杆，通过扇形块夹紧刀具。用六角扳手将螺钊拧约半圈就能简便地进行装卸。
凸轮轴式拉杆： 与前述相同，通过扇形块灾紧刀具，但采用的是凸轮轴机构。用六角扳手将螺钉拧约半圈即可简便地完成装卸。t中心螺钉式夹紧：刁；使用拉杆，直接用后部螺钉夹车床紧刀具。因此减少了零件，使设计简化。这种夹紧方式主要用在灾紧回转刀具的川柄上。t液珏式夹紧：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。
(5)技术数据。
●夹紧刚性：将CoromantCapto刀枘与HSK两面定位央紧刀柄的夹紧刚性作比较可知，车削加工的切削扭矩产生的刀尖位移量：当CoromamCapto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O．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川尖产生的位移量为：当最大土切削分力为17kN时，位移量为O．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锥度所产生的臼车床锁具有更奸的抗弯强度。
●夹持精度：由于CoromantCapto刀柄采用无键多面体形状，所以夹持精度较高。
●耐用度：CommantCapto刀柄在车削加工巾，经过200万次夹紧，没有出现应力集巾的现象，使用稳定可靠，耐用度高。
●高转速：由于CoromantCapto刀柄没有传动键，承受高转速的能力优于其他类型的刀柄。各种规格刀柄的最高使用转速为：C3--55 000r／rain，C4 39 000r／min，C5—28000r／min，C6~0000r／min，C8--14000r／min。
6，其他在高速高精度加工十，过去—•直采用BT央紧方式， 与之相比较，曲面夹紧力式的优越性已被广泛理解和认同。不过，从用户角度来看，在I具系统的互换性和发挥投资效益方面，仍然存在—•些不足之处。因此，生产／家针对广大用户的实际需要，正在积极进行两向夹紧车床式工具系统系列产品的开发丁作。例如，黑Rl辖上公司已开发出一种新刑两面夹紧式／J柄，商品名为Su~rBT丁具系统如图7-17所示，特点是刀柄的7：24锥部和浊兰端面与机床主轴7：24锥部端面同时接触，从两面将刀具夹紧。庄系统采用开放化标准，并力争使之成为行业标准。采用Su~rBT标准主轴的机床均町配置SuperBT丁具系统，而且这种系统和原JISBT夹紧刀柄具有互换性，供货渠道也较广。
工具系统重要的技术指标是其回转的振摆精度。配备振动小的丁具系统，不仅能用球头立铣刀切削出高精度的加工表面，而日‘适用于微细加丁、模具高精度加工和电子零件加上。目前，已开发出一些高精度丁具系统，如采用热装式夹紧机构，以及利用弹簧夹紧刀具町简便地调控刃尖振摆精度的刀柄等。
门本日研工作所还开发出彳十精密丁具系统，振撂精度可调车床至0,001～0．002mm，使其能与机床主轴紧密连接。NT TOOL公司开发—‘种R-Zero系统，其特点是用微调扳手调整回转环，刃尖振捏精度小于2gm。MST公司开发出带有多孔夹头的PPA工具系统，这是一种配有弹簧夹头的{-具系统，主要用来夹持柄部直径为03—3．0mm的小直径刀具。由于采用高速传动方式，振摆精度屡小可控制在3／am以下，员大转速可达50000r／min。
在高速切削和高效率加丁方面，要求工具系统必须具备下列特点：径向振摆精度良好，同时具有很高的夹持力和刚性。YUKIWA精丁公司开发出一种名为“Super超级Gl型夹持系统”，弹簧夹头从本体的伸出长度大幅度缩短，本体夹头插入部的厚度较大，因此，具有很高的刚性。另外，对于刀柄本体、锁紧螺母、弹簧夹头的精度误差要求极为严格，系统的综合径向振摆精度达5／un，其标准产品可在转速25000r／min条件车床下使用。
为了进行可靠的高效率加工，在重视刀机接口的同时，还必须重视刀具的夹紧方式。在立铣加工中，通常出现的刀具滑动、脱落及产生振动等问题，取决于是否能将刀具牢固而可靠地夹紧。
日本NTTOOL公司开发出—种铣削用的新型工具系统CT／S，其夹头采用滚柱锁紧方式，央头内侧不是传统的槽形，而是一种特殊形状，其夹头端口带有深槽．使夹头端口具有很强的夹持力，即使刀柄细长，采用CT／S系统后，也可进行强力切削加丁：。值得注意的是，该夹头中部设计有一个T形槽，这是—个沿夹头内圆衽向的非贯通槽，其作用是使刀具在卸除方向仍具有很强的央紧力。
近年来，高速铣削加工中心已大量采用热装式工具系统，其刀柄的外径很小，因此与工件的贴近性能优异，尽管刀具的夹持部分很短，但仍能牢固夹紧。热装夹紧方式是把夹持部分加车床热至300~C，使之膨胀，待刀具柄部插入夹持部分冷却后即被夹紧，因此，这种工具系统需要配置一种加热装置。
MST公司开发出一种新型MOZO系列热装式工具系统，柄部为普通耐热钢，夹持部分为热装专用材料。据称，这种结构的柄部和尖端部分的组合形式多样，根据不同加工情况，可组合成2100种不同类型的刀柄，在极短时间内，即可组合成满足工件形状和切削方式所需要的高性能刀柄。ALPS丁具公司开发出一种热装式工具系统，商品名ThemloGrip，材料为特殊耐热钢，经最佳热处理后，其耐热温度达450~C，可卸装刀具5000次以L最适于高效率加工。这些产品的交货期比较短，能快速适应市场的变化。
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