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精确90°的高性能立铣刀F4042
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瓦尔特在2003年欧洲机床展览会上推出了精确90°的高性能立铣刀F4042。这种90°主偏角的铣刀直径范围 10 - 160 mm,连接方式具有套式、圆柱柄、削平型直柄和螺纹连接模块式等多种形式,可使用内冷却。
F4042是瓦尔特新的系列产品Xtra•tec铣刀中的一种。瓦尔特Xtra•tec系列铣刀是为进行快速加工而开发的产品,切削轻快,切削力小,所需要的切削功率也非常小。
我们从数学上可以得知,用一个平面去截一个圆柱面,我们将得到如下的结果:
  • 当圆柱的轴线与截面重合时,得到的交线是一组平行直线;
  • 当圆柱的轴线与截面垂直时,得到的交线是一个正圆;
  • 当圆柱的轴线与截面的相互位置处于两者之间时,得到的交线是一个椭圆。
因此,只有轴向前角为0°时,直线刃加工出的侧面才在理论上是垂直的。由于轴向前角为0°时切削力通常较大,我们通常设计有一定轴向前角的刀具来改善切削性能。因此,直线切削刃在轴向前角gp不能加工出准确的90°台阶。而要加工出准确的90°台阶,从数学上说,它的切削刃应该是在特定刀具直径和特定轴向前角下所形成的椭圆的一部分。
瓦尔特的F4042就是运用这一原理。由于一种刀片可能被用于不同的直径,我们运用最小二乘法原理用一段曲线来拟合这样的椭圆的那一部分,因此,F4042所用刀片的切削刃是曲线的。必须指出,虽然我们可以通过调整轴向前角来使同一刀片在不同直径上,但由于轴向前角的调整范围要受刀片后角的影响,总是在较大尺寸上会产生误差。

图1 套式的F4042铣刀

图2 螺纹连接的F4042铣刀
图3 F4042的刀片
  • 特点:
    • 主偏角为精确的90°:
      部分规格几乎没有垂直度误差,AD..08和AD..12的误差不超过0.03
    • 刀片大小为三种:
      • Lc=8mm
      • Lc=11.7mm
      • Lc=15mm
    • 3种刃口形状以适合不同加工:
      • D56--10°的前角、中等的负倒棱和具有专利的后刀面耐磨结构
      • F56--16°的前角、中等的负倒棱和具有专利的后刀面耐磨结构
      • G56--20°的前角、中等的负倒棱和具有专利的后刀面耐磨结构
    • 可用于多种加工方式
      • 平面铣削
      • 斜面铣削
      • 圆周差补镗孔
  • 用户得益:
    • 大前角的刀具可以用于小功率的机床
    • 可选用高生产效率的多齿型铣刀和低功耗不易振动的少齿型铣刀
    • 精确的90°
    • 可用于不稳定的加工条件
    • 通过降低切削力提高了加工的安全性
    • 铣削各种工件材料
    • 经济型好的周边烧结刀片
    • 大量的几何槽型和刀片材质提供了应用于不同材料的接近完美的刀具
    • 刀柄结构:
      • 圆柱直柄;
      • 削平直柄;
      • 莫氏锥柄;
      • 套式;
      • 小模块式NCT。
    • 刀具直径范围:
      • 小模块式NCT:f10-f50;
      • 削平直柄:f10-f40;
      • 莫氏锥柄:f12-f40;
      • 圆柱直柄:f10-f40;
      • 套式:f32-f160。
    螺纹连接模块化刀具系统是瓦尔特近几年在继承具有专利的、久经考验的短锥模块化系统的基础上推出的一个新的连接方式。它不但能进行常见的各种连接转换,还能经主柄模块直接安装在HSK(DIN 69893)、DIN69871、MAS BT等各种常见机床主轴上。当采用机床直接装夹的方式时,刀具的悬伸将大大缩短,从而有效地提高刀具系统的刚性,使我们能够采用较高的切削用量(比如进给量),实现高效率的加工,获得更高的经济效益。分析表明,采用采用普通装夹方式的刀具系统的刀具悬伸长度比采用螺纹连接式模块化系统的刀具悬伸长度长47.6%,在其他条件相同的情况下其扰度将是采用螺纹连接式模块化系统的刀具的321.7%。

    图4 螺纹连接模块化刀具系统工作原理
    瓦尔特的这种螺纹连接模块化刀具系统还在深型腔加工中得到很好的应用。该系统柔性很强,目前可以安装用于面铣、立铣、槽铣和仿形铣等14种类型100多种规格的刀头。这种柔性使客户应变市场的能力得到了提升,企业的竞争力就相应地得到了加强。将来,如果瓦尔特在该系统上开发了新的刀具品种,用户只需要花较少的费用采购新的刀头就可以体验使用新技术所带来的享受。
    事实上,在世界上供应这一类模块化刀具系统的并不止瓦尔特一家。如同样在德国的以模具加工刀具著称的Pokolm公司就生产这样的刀具。那么,瓦尔特的螺纹连接模块化刀具系统有些什么独到之处呢?
    一般的刀具公司的定位面均采用圆柱+端面的结构,而瓦尔特公司采用的是与该公司久经考验的NCT结构一脉相承的圆锥+端面的结构。这一结构同已经成为欧洲标准和德国标准的HSK类似,其定位精度和接触刚性可以说非常优越。
    图7是瓦尔特螺纹连接模块化刀具系统的工作原理。当刀头未被锁紧时,内外圆锥只是在圆锥的小端处形成环形接触,两者的端面间存在一个微量的间隙。在刀头的锁紧过程中,内外圆锥的小端部分产生弹性变形,从而形成有一定接触宽度的环形支撑,同时两者端面的间隙被逐渐消除并同样通过弹性变形形成接触刚度。这种过定位的方式完全解决了其它一些结构在加工中由于切削力而导致的轴向或(和)径向的尺寸漂移,从而保证了加工有更高的精度和更高的刚性。
本文作者:WALTER
上载于:2004-3-18 20:29:26

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