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数控加工中心主轴锥孔的优点、缺点
数控加工中心主轴锥孔的缺点
一般加工中心主轴的锥孔是7/24锥度,主轴的前端锥孔由于离心力的作用会膨胀,膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大,标准的7/24实心刀柄膨胀量较小,因此标准锥度联结的刚度会下降,在拉杆拉力的作用下,刀具的轴向位置会发生改变(见图1)。
主轴的膨胀还会引起刀具及夹紧机构质心的偏离,从而影响主轴的动平衡。
ISO25刀柄尺寸
主轴的膨胀还会引起刀具及夹紧机构质心的偏离,从而影响主轴的动平衡。要保证这种联结有可靠的接触,需有一个过盈量来抵消旋转时主轴轴端的膨胀,如标准40号锥需初始过盈量为15~20μm,再加上消除锥度配合公差带的过盈量(AT4级锥度公差带达13μm),这样大的过盈量需拉杆产生很大的拉力,拉杆产生这样大的拉力对换刀也非常不利,还会对主轴前轴承有不良影响。当拉力增大4~8倍时,联结的刚度可提高20%~50%,但是,过大的拉力在频繁的换刀过程中会加速主轴内孔的磨损,使主轴内孔膨胀,影响主轴前轴承的寿命。
标准的7/24锥柄较长,很难实现全长无间隙配合,一般只要求配合面前段70%以上接触,因此配合面后段会有一定的间隙,该间隙会引起刀具径向跳动,影响结构的动平衡,键是用来传递转矩和进行角向定位的。
7/24锥柄还有以下缺点;
锥度较大,锥柄较长,锥体表面同时要起两个重要的作用,即刀具相对于主轴的精确定位及实现刀具夹紧并提供足够的联结刚度。在ISO标准规定7/24锥度配合中,主轴内锥孔的角度偏差为“-”,刀柄锥体的角度偏差为“+”,以保证配合的前段接触,
所以它的径向定位精度往往不够,在配合的后段还会产生间隙,
如典型的AT4级(ISO1947,GB11334-89)锥度规定角度的公差值为13″,这就意味着配合后段的最大径向间隙高达13μm,这个径向间隙会导致刀尖的跳动和破坏结构的动平衡,
当刀具所受的弯矩超过拉杆轴向拉力产生的摩擦力矩时,刀具会以前段接触区为支点摆动。在切削力作用下,刀具在主轴内锥孔的这种摆动,会加速主轴锥孔前段的磨损,形成喇叭口,引起刀具轴向定位误差。它不能实现与主轴端面和内锥面同时定位。
标准的7/24锥柄优点:
1、因不自锁,可实现快速装卸刀具;
2、刀柄的锥体在拉杆轴向拉力的作用下,紧紧地与主轴的内锥面接触,实心的锥体直接在主轴内锥孔内支承刀具,可以减小刀具的悬伸量;
3、标准的7/24锥柄只需要一个尺寸即锥角度加工到很高的精度,所以加工成本较低而且可靠,在机床行业应用非常广泛。
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