選用正確刀柄是控制成本的關鍵

　　【中國幕墻網 4月20日消息】由于刀具夾持方式的不同，尺寸精度、表面質量、換裝時間和刀具磨損等大量因素都會受到影響。因此，刀柄對加工工件的質量和加工費用具有直接影響。

　　在切削加工中，刀柄是刀具與機床之間的關鍵性接口。在各個加工場合，是否選擇了正確的刀柄會影響很多因素，如：尺寸精度、表面質量、換裝時間和刀具磨損，這最終影響到所加工工件的質量和成本。

　　圖1 作為刀具與機床之間的關鍵接口，刀柄影響著加工工件的質量

　　如同存在不同的加工場合一樣，市場上也沒有一種刀柄可以適用于所有加工的需要。因此，隨著加工技術的發展，SCHUNK公司三十多年來開發了五種不同的高精度刀柄系統。有了這幾套刀柄，即可滿足用戶各種切削任務的需求。其適用行業從電子、鐘表工業的微細加工至金屬切削高速加工（HPC/HSC）的全面范圍；既有高價值高精度的刀柄，又有價廉物美且適合大切削量加工的刀柄。

　　夾緊回轉精度決定了被加工工件的尺寸精度

　　高精度刀柄，如TENDO靜壓膨脹式刀柄和TRIBOS應力鎖緊式刀柄除制造上很高的結構尺寸保證外，均經過一系列動平衡校準，以達到很高的夾持回轉精度。具此特性不僅可以提高工件的質量，也極大地降低了加工費用。由此所耗費的加工成本明顯低于傳統的加工成本，這是因為采用高精度刀柄延長了刀具的使用壽命。與傳統的彈簧刀柄相比，TENDO靜壓膨脹式夾緊技術（圖2）和TRIBOS應力鎖緊式夾緊技術（圖3）僅由于降低刀具磨損一項，即可節省成本多達 27%。

圖2  Tendo靜壓膨脹式刀具夾頭顯示出優秀的夾持回轉精度和很高的可重復精度以及極佳的振動阻尼

圖3  采用Tribos應力鎖緊夾緊技術時，刀柄通過夾持孔的彈性變形夾緊刀具，因其不同的結構特征，可夾持從0.3～32mm的刀具

　　SCHUNK 的高精度刀柄系統具有極高的夾持回轉精度，用戶在采用時即可對工件進行精確的加工并達到極高的尺寸精度。雖然，熱縮刀柄和高精度彈簧刀柄在出廠時也可以達到較高的夾持回轉精度，但由于夾緊技術的不同仍存在差異。實驗表明：熱縮刀柄由于其材質在熱膨脹的影響下會逐漸喪失夾持精度；而依靠靜壓油腔變形的 TENDO或常溫下材料應力變形夾緊的TRIBOS刀柄在多次更換刀具之后，仍然可以保持徑向回轉跳動不超過0.003mm。

　　在振動阻尼方面，SCHUNK各刀柄系統的數值均反映出極寬的適應性。其中TENDO靜壓膨脹式刀柄和TRIBOS-R型應力鎖緊式刀柄表現尤為突出。TENDO靜壓膨脹式刀柄通過結構對稱的油腔內壁夾緊刀具，通過使用一只六角扳手擰緊加壓螺栓，將壓力均勻地傳遞到油腔的每個部位。油腔內壁受壓均勻而且對稱地向軸線方向膨脹，從而夾緊刀具。隨著每次夾緊和松開，加壓螺栓都固定地達到同一個位置，保障了重復夾緊精度的要求。由于油的振動阻尼大于鋼的阻尼，所以TENDO 刀柄也具有極高的阻尼特性。同樣的，TRIBOS-R型應力鎖緊式刀柄采用空腔結構填充塑性阻尼材料，亦具備了相似的阻尼特性，從而達到極安靜的加工效果。SINO通用型刀柄因配有塑性材料的內襯，因而也具備相類似的優點。

　　實驗證明，如用戶選用帶振動阻尼的夾緊技術，投資是值得的。由于阻尼的作用，刀具的切削狀態得到改善，刀具受到良好的保護，其使用壽命得到延長。如實驗結果所示，由于振動特性得到改善，刀具使用壽命最多可延長47%（圖4）。與此同時，用戶還可以獲得更好的工件表面質量。

圖4  刀柄的振動阻尼特性對刀具的使用壽命帶來決定性的影響。試驗表明，采用Tendo靜壓膨脹式刀具夾頭時，刀具的使用壽命最多可以延長47%

　　帶振動阻尼特性的刀柄的另一個好處是其對設備主軸的影響。如果阻尼比較弱的化，振動會直接被傳導到主軸上；而帶有振動阻尼特性的刀柄則會發揮緩沖作用。這樣既可保護主軸和設備上較昂貴的部件，又可延長主軸的使用壽命。

　　在完成較大切削量的切削任務時，較高的徑向力會作用到刀柄上。如果想在較短的時間內達到較大切削量的話，建議采用能夠承受這種徑向力的系統。SINO-R強力型刀柄、TRIBOS-R型刀柄和CELCIO熱縮技術刀柄均是不錯的選擇。這幾種刀柄系統均具備較高的徑向剛度，在大切削量的情況下能夠平穩地加工。而前兩種系統還具備極好的振動阻尼特性。

　　刀具更換更快換裝時間更短

　　對于經常需要對刀具進行換裝的客戶來說，在選擇合適的刀柄時換裝時間也有著重要的影響。TENDO液壓刀柄和SINO通用型刀柄只需一只簡單的六角扳手或月牙扳手，即可在 30s內對刀具進行更換。其無需采用外圍設備，不僅換裝時間短，且無需額外費用。而熱縮式的刀柄更換刀具需要專門的熱縮設備，其采購價格大約需要10 000歐元。對比其他刀柄裝夾技術，熱縮刀柄所需時間最長，包含受熱刀柄冷卻在內的換裝時間需要10min。在很多換裝過程中，這一點是非常不利的。

　　在加工中工件越小或轉角越大時，刀柄的外形尺寸就越顯重要。特別是在狹窄空間里進行切削作業時，瘦長的TRIBOS-S或超長的TENDO-LSS刀柄就非常適用。同時，這兩種裝置也適合高速加工的領域。其中，TRIBOS-SVL刀柄延長桿（圖5）亦可以與不同的刀柄組合來完成上述難加工部位的加工。由于延長桿的夾持精度在0.003mm以內，因此在很多場合使用這種延長桿后，較貴的特殊刀具就可以省去。

圖5  TRIBOS-SVL刀柄延長桿可與不同的刀柄組合來完成難加工部位的精確加工

　　為了夾持直徑在0.3~3mm的刀具進行微型切削作業，SCHUNK公司可提供TRIBOS-Mini型裝置。在醫藥、模具、電子電器以及鐘表行業，這種裝置非常受歡迎。

　　SCHUNK公司曾經對刀柄進行硬度實驗，也提供了各種不同夾持系統的試樣，其結果是：刀柄對刀具的使用壽命和設備主軸的負荷有著重大影響。帶有刀具保護功能的刀柄系統可以成為制約費用上升的因素，并顯示出巨大的成本節約潛力。

圖6  刀柄的價格只占整個切削費用的很小一部分，但從長遠看，較低廉的刀柄也可以導致極高的費用產生

　　在初期投入中，刀柄的購置成本成為一項主要考慮因素，但是與加工時間有關的費用節省很快就會引起人們的注意。另人驚奇的是刀柄的購置費用對整個切削費用影響不大，正如把靜壓膨脹式刀柄與熱縮式刀柄所作的對比表明：盡管熱縮刀柄的購置費用較低，但是在使用TENDO液壓刀柄19h后，使用TENDO液壓刀柄的加工費用就已經明顯變得更低。在最低價和最昂貴的系統之間分別進行100h的有效使用后，結果是兩者之間的加工費用差異達到771歐元。【完】