TMG工具系統(tǒng)的典型產(chǎn)品（二）

ainet.cn 2022年10月24日

在選用模塊式工具系統(tǒng)時，要考慮模塊接口的連接精度、剛度，要能滿足使用要求。因為有些工具系統(tǒng)模塊連接精度很好，結(jié)構(gòu)又簡單，使用很方便。如Rotaflex工具系統(tǒng)作為精加工（如坐標(biāo)鏜床用）效果挺好，但對既要用于粗加工又要用于精加工時，就不是最佳選擇，在剛性和拆卸方面都會出現(xiàn)問題。

（本篇選自《數(shù)控刀具選用指南》第八章第三節(jié)（三）TMG工具系統(tǒng)的典型產(chǎn)品）

（三）山特維克可樂滿TMG工具系統(tǒng)

山特維克可樂滿公司模塊化工具系統(tǒng)（見圖1）的優(yōu)點如下：①一套系統(tǒng)即可滿足所有加工工序，包含車削刀具與旋轉(zhuǎn)刀具應(yīng)用。②總是保持最佳性能。③降低刀庫存和成本。

圖1 山特維克可樂滿公司模塊化工具系統(tǒng)

1. 模塊化系統(tǒng)-Coromant EH（見圖2）山特維克可樂滿的可換頭系統(tǒng)擴展了其產(chǎn)品范圍，現(xiàn)在包括各式各樣的整體硬質(zhì)合金切削頭、可轉(zhuǎn)位銑刀、鏜頭、復(fù)合機床接桿以及不同的刀柄。這種模塊化可換頭系統(tǒng)適用于需要長懸伸的大型加工中心、小型到中型加工中心以及需要嚴(yán)格刀具長度的車削中心。常應(yīng)用于以下場合：
（1）需要長懸伸的工序，如在大型加工中心中，銑削時直徑范圍φ10~φ32mm，鏜削時直徑范圍φ1~φ36mm。
（2）需要嚴(yán)格刀具長度的工序，例如小型到中型加工中心以及配備動力刀柄的車削中心。
（3）模塊化可換頭系統(tǒng)可提供所需可達性，但不限制加工安全性的應(yīng)用，例如航空工業(yè)中銑削和鏜削深型腔。

圖2 山特維克可樂滿公司模塊化系統(tǒng)-Coromant EH

2. 模塊化-Coromant EH的特點
（1）高刀具靈活性——可從范圍廣泛的切削頭、接柄和刀柄中選擇。
（2）標(biāo)準(zhǔn)化刀具降低了刀具庫存，由此最低限度降低機床停機時間。
（3）預(yù)載入的錐度和法蘭可提供最佳的模塊化連接，兼具極高的剛性和強度。

各種不同的用于方肩、端面和立銑削的CoroMill 390和CoroMill 490可轉(zhuǎn)位銑刀現(xiàn)在可提供模塊化的可換頭接口。可換頭接口具有模塊化的所有好處，并且能顯著縮短刀具組裝時間，這使其成為當(dāng)?shù)毒唛L度至關(guān)重要時的理想選擇。

3. 應(yīng)用實例
（1）新型可換頭接口重金屬刀柄。新型可換頭接口重金屬刀柄是一種適合大懸伸加工的刀柄。圖3為重金屬可換頭接口刀柄。

圖3 新型可換頭接口重金屬刀柄

其特點如下：
1）能夠?qū)⒌侗{(diào)整至合適的長度，帶來了高度靈活性并提高了生產(chǎn)效率。
2）大懸伸加工時降低了振動，并提高了生產(chǎn)效率。
（2）新一代液壓夾頭CoroChuck 930（見圖4）。高精度的CoroChuck 930夾頭具有較高的安全性，專為銑削和鉆削時消除振動和確保精度而設(shè)計。

圖4 CoroChuck? 930 新一代液壓夾頭

1）其特點：①高金屬去除率提供更高的生產(chǎn)效率。②安全的操作及加工過程。③快速換刀和裝夾。④提高了表面質(zhì)量并延長了刀具壽命。⑤孔加工時獲得更好的直徑公差。
2）常應(yīng)用于以下三種場合：①適合有抗拔出要求、易于夾持和高精度的銑削與鉆削工序。②可用于所有具有旋轉(zhuǎn)主軸的機床，如多任務(wù)機床和加工中心以及車削中心和立式車床中的動力刀具。③適用于重要的機床接口。
3）技術(shù)特性：①由于采用了具有確保夾緊性能的Fulcrum-technology技術(shù)，因此夾頭安全性好。②采用了可確保安全夾緊的扭矩扳手，因此易于夾持。③機床側(cè)的接口作為最后工序經(jīng)過磨削，可確保精度方面的較高要求。④2.5×DC下的精密跳動量<4μm。⑤高精度的維持性。⑥平衡性符合DIN 69888標(biāo)準(zhǔn)。⑦可采用調(diào)整螺釘調(diào)節(jié)夾緊長度。
（3）山特維克可樂滿公司Capto? （見圖5）

圖5 Capto? 型刀柄

1）Coromant Capto? 簡介。Coromant Capto（標(biāo)志見圖6）接口類似一個三棱錐面。由于雙面接觸并采用過盈配合，法蘭端面經(jīng)過磨削以及磨削的三棱錐面使其具有良好的穩(wěn)定性。三棱錐面接口采用預(yù)緊方式，進行了高精度磨削。四瓣式的抓刀凹槽用于自動換刀以及當(dāng)?shù)毒咝枰窍蚨ㄎ粫r所需的定位槽，例如一些車削應(yīng)用。切削液從內(nèi)部供應(yīng)，切削液通過主軸直達切削刃口，采用高壓冷卻加工也是一種選擇，同時，采用Coromant Capto接口的主軸用于旋轉(zhuǎn)刀具也是一個非常重要的特點。由于該類型接口性能較好，越來越多的機床廠商將其作為機床接口的標(biāo)準(zhǔn)選擇。目前，Capto 已形成國際標(biāo)準(zhǔn)（ISO 26623）。

圖6 Coromant Capto標(biāo)志

作為一種真正意義上的模塊化工具系統(tǒng)，Coromant Capto創(chuàng)新技術(shù)的主要優(yōu)勢之一是高剛性，它具有極佳的抗彎抗性，可靠的扭矩傳輸以及高精度。整個接口部分無任何松動組件，切削單元自定心。三棱錐和法蘭端面具有很大的接觸表面面積，因此壓力分布均勻、換刀便捷、定位精度高、跳動量小、安全性高以及良好的刀具設(shè)計平衡。Coromant Capto創(chuàng)新技術(shù)具有以下三點主要意義：它是在車床上快速更換切削單元的基礎(chǔ)；是在機床主軸上內(nèi)置旋轉(zhuǎn)接口的依據(jù)；也是進行刀具優(yōu)化以適合各種應(yīng)用場合的絕佳方法。

2）山特維克可樂滿Capto? 是一種將三個系統(tǒng)合而為一的模塊化快換工具系統(tǒng)：①用于車削中心的快換刀柄可以縮短裝夾和換刀時間，從而顯著提高機床利用率。②直接集成在主軸中的可樂滿Capto可以提高多任務(wù)機床、具有車削能力的加工中心以及立式車床等的穩(wěn)定性和多樣性。③作為加工中心的一種模塊化系統(tǒng)，可樂滿Capto提供有大量不同的加長桿和縮徑桿，因此無論機床接口（SK、HSK、Big-Plus）是哪種，都能夠?qū)⒕哂胁煌L度和設(shè)計特性的多種刀具組裝到一起。④機床采用單一刀具系統(tǒng)，由于接口剛性好，因此可以最大限度地利用機床的最大功率。刀具尺寸較小、重量較輕。模塊化功能意味著對昂貴且交貨時間較長的非標(biāo)刀具的需求降低。如圖7所示，為可樂滿Capto? 模塊化快換工具系統(tǒng)。

圖7 Capto? 模塊化快換工具系統(tǒng)

3）Coromant Capto工具系統(tǒng)具有以下特點：
①獨特的兩面定位夾緊連接結(jié)構(gòu)。該連接結(jié)構(gòu)是一種高精度多面體，采用1:20錐度兩面定位夾緊的連接結(jié)構(gòu)。在幾乎所有的連接結(jié)構(gòu)中，切削扭矩的傳遞通常都是使用傳動鍵來傳遞，因此在傳動鍵上要產(chǎn)生應(yīng)力集中，這對夾緊剛性、使用壽命有很大影響；此外還會產(chǎn)生由傳動鍵帶來的相位誤差（特別是在車削加工的中心高方面更為顯著），這將導(dǎo)致精度下降。而Capto工具系統(tǒng)設(shè)計成多面體形狀，沒有傳動鍵，切削扭矩呈均勻分布，從而提高了扭轉(zhuǎn)剛性，也沒有相位誤差。由此可見，自鎖力比其他結(jié)構(gòu)的自鎖力大得多，可靠性更高，如圖8a所示。②連接精度高。連接結(jié)構(gòu)在X、Y、Z方向的重復(fù)精度為±2μm，端跳精度為3μm，如圖8b所示。③操作性好、通用性強。有5種不同規(guī)格的刀柄將機床和加工相組合。在這些刀柄上都有能自動對應(yīng)的ATC用抓取槽，并可實現(xiàn)切削液的內(nèi)部供給。

圖8 定位夾緊連接結(jié)構(gòu)
a）扭矩與彎曲力的傳遞 b）對中產(chǎn)生高精度

4）不同類夾緊機制：對手工交換刀具而言，操作簡便至關(guān)重要。采用扇形塊和拉桿以流暢的動作進行夾緊；為了解除自鎖，用拉桿擠壓刀具松開夾緊。
①螺釘式拉桿。用后部螺釘拉進拉桿，通過扇形塊夾緊刀具。用六角扳手將螺釘擰大約半圈就能簡便地進行裝卸。
②凸輪軸式拉桿。與前述相同，通過扇形塊夾緊刀具，但采用的是凸輪軸機構(gòu)。用六角扳手將螺釘擰大約半圈，即可簡便地完成裝卸，如圖9a所示。
③中心螺釘式夾緊。不使用拉桿，直接用后部螺釘夾緊刀具。因此減少了零件，使設(shè)計簡化。這種夾緊方式主要用在夾緊回轉(zhuǎn)刀具的刀柄上，如圖9b所示。

圖9 不同類夾緊機制
a ）凸輪軸式拉緊 b）中心螺釘式夾緊

④液壓式夾緊。使用扇形塊和拉桿，靠液壓進行夾緊，直接裝夾在車床的刀架上并能自動匹配。

（4）經(jīng)過平衡的CoroGrip?和HydroGrip?刀具夾頭，用于高速加工現(xiàn)代機床和刀具對刀柄的要求更高。特別是，如果硬質(zhì)合金立銑刀和鉆頭在很高的速度下使用時，為了獲得更長的刀具壽命，則需要極低的跳動量。CoroGrip?和HydroGrip?完全滿足了高速加工對刀柄的所有苛刻要求。CoroGrip或HydroGrip夾頭前部的跳動量低于3μm。在距離前部3倍于刀具直徑的地方，跳動量低于10μm。CoroGrip?和HydroGrip?刀具夾頭參數(shù)介紹如表8-12所示。當(dāng)硬質(zhì)合金立銑刀及鉆頭在高速度下應(yīng)用時，優(yōu)質(zhì)的刀柄應(yīng)該滿足以下三個要求：
①低跳動量。根據(jù)經(jīng)驗，如果跳動量增加0.01mm，則刀具的壽命會縮短50%。
②高夾緊力。在加工過程中，如果刀具在刀柄中可移動，則刀具及工件都會受損。許多夾持概念都不能在高速下應(yīng)用，因為離心力將傳遞扭矩降低到不可接受的水平。
③平衡的刀柄。不平衡性太大會產(chǎn)生振動，從而對刀具性能和主軸壽命均產(chǎn)生負面影響。

表1 CoroGrip?和HydroGrip?刀具夾頭參數(shù)

（5）新推產(chǎn)品。用于銑削的Silent Tools?減振接柄（見圖10）。

圖10 用于銑削的Silent Tools?減振接柄

重載銑削采用上述型號的減振接柄時候，幾乎無振動，顯著提高了生產(chǎn)效率，其特點如下：
1）生產(chǎn)效率提高一倍。
2）提高了加工安全性，并改善了表面加工質(zhì)量。
3）適合涉及大零件加工的所有行業(yè)，通常只需一次裝夾。
4）在采用可樂滿Capto?機床接口接柄的大型加工中心中用作模塊化解決方案。

（四）伊斯卡模塊式夾持系統(tǒng)
1. CLICKFIT夾持原理夾緊螺釘將刀桿頂向主柄內(nèi)的半圓孔，使刀桿沿圓周接觸面產(chǎn)生彈力變形，而將刀柄以面接觸方式強力夾緊，接觸面超過180°。伊斯卡模塊式夾持系統(tǒng)如圖11所示。

圖11 伊斯卡模塊式夾持系統(tǒng)

2. CLICKFIT模塊式夾持系統(tǒng)提升刀具性能圖12為側(cè)固式夾持與CLICKFIT模塊夾持的對比：被加工材料為合金鋼，切削速度vc=90mm/min，每齒進給量fz=0.15mm/z，應(yīng)用側(cè)固式夾持（見圖12a）時，背吃刀量ap=25mm時產(chǎn)生振動，而使用CLICKFIT模塊夾持（見圖12b），當(dāng)背吃刀量ap=40mm時，切削仍輕快。