用于各种机械加工的Coromant Capto工具系统

Afeng · 发表于 2017-1-17 10:25:04

用于各种机械加工的Coromant Capto工具系统

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多样化、复合化的机械加工，要求车床用的切削刀具可快速交换，加工中心用切削工具应实现模块化。自从兼具车削和加工中心加工功能的复合加工机床问世后，这种要求越来越强烈。本文就实现切削工具快速交换及模块化的Coromant Capto工具系统加以介绍。?
   车削刀具的快速交换
   在车床上加工零件时，实际车削加工时间仅占全部工时的1/3，其余2/3的工时为机床的检查和准备、切削工具的交换、刀具切削刃的转位、切削工具及工件的检测以及工件交换的工时。使用原来的切削刀具时，其切削刀具交换的平均时间为8.5分钟，刀具切削刃转位的平均时间为2.5分钟；而使用Coromant Capto快速交换切削工具系统，则可将前述交换和转位的时间缩短至平均1分钟。使用1～2个夹紧刀夹，4～10种切削刀头相组合时，每年切削工具的交换及刀具切削刃的转位时间可缩短到50～200小时。事实证明，如果能将占零件加工全部工时2/3的停机时间大幅度缩短，将缩短的停机时间用于实际切削加工，则生产效率就能提高25%左右。通过使用这样的快速交换切削刀具，可获得降低加工成本的显著效果。
   加工中心用切削刀具的模块化
   加工中心机床用切削刀具能自动交换。在多样化工件的切削加工中，要求切削刀具用标准件组合成模块化刀具来满足多样化切削加工的要求。对使用BT40、BT50、HSK63、HSK100刀柄的，有不同主轴的4台加工中心用工具系统进行模块化，只需46件切削刀具就能满足多样化切削加工的要求。其中基本刀具夹头4件，中间接柄2件，铣刀30件、钻头、丝锥用刀头，镗刀10种。如果把它们换置成过去使用的整体刀具，则需要480件刀具。由此可见，使用模块化切削刀具能够实现切削刀具的集约化、标准化，从而大幅度降低刀具的购买成本。同时，对多品种小批量零件的加工，不仅能缩短交货期，而且对刀具夹头的准备也十分理想。?
   Coromant Capto工具系统的设计及特点
   目前，Coromant Capto工具系统已被世界许多厂家广泛采用。现在拥有VDI等的圆柱形刀柄、莫氏锥度MAS BT柄等锥形刀柄、以HSK为代表的两面定位夹紧刀柄等，其品种规格比较齐全。这些刀柄有以下特点：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。?
   Coromant Capto工具系统具有以下特点：?
   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锥度两面定位夹紧的连接结构。在几乎所有的连接结构中，切削扭矩的传递通常都是使用传动键来传递，因此在传动键上要产生应力集中，这对夹紧刚性、使用寿命有很大影响；此外还会产生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工具系统设计成多面体形状，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。由此可见，本连接结构的自锁力比其它结构的自锁力大得多，可靠性更高。?
   连接精度高
   连接结构在X、Y、Z方向的重复精度为±2μm，端跳精度为3μm。
   操作性好、通用性强
   将机床和加工相组合有五个规格的刀柄。在这些刀柄上都有能自动对应的ATC用抓取槽，并可实现切削液的内部供给。?
   夹紧机制
   对手工交换刀具而言，操作简便至关重要。采用扇形块和拉杆以流畅的动作进行夹紧；为了解除自锁，用拉杆挤压刀具松开夹紧。
   螺钉式拉杆?
   用后部螺钉拉进拉杆，通过扇形块夹紧刀具。用六角扳手将螺钉拧大约半圈就能简便地进行装卸。?
   凸轮轴式拉杆?
   与前述相同，通过扇形块夹紧刀具，但采用的是凸轮轴机构。用六角扳手将螺钉拧大约半圈即可简便地完成装卸。
   中心螺钉式夹紧?
   不使用拉杆，直接用后部螺钉夹紧刀具。因此减少了零件，使设计简化。这种夹紧方式主要用在夹紧回转刀具的刀柄上。?
   液压式夹紧?
   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。?
   Coromant Capto刀柄的技术数据
   夹紧刚性
   将Coromant Capto刀柄与HSK两面定位夹紧刀柄的夹紧刚性作一比较可知，车削加工的切削扭矩产生的刀尖位移量：当Coromant Capto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0.1mm,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刀尖产生的位移量为：当最大主切削分力为17KN时，位移量为0.1mm,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锥度所产生的自锁具有更好的抗弯强度。?
   夹持精度
   由于Coromant Capto刀柄采用无键多面体形状，所以夹持精度较高。?
   耐用度
   Coromant Capto刀柄在车削加工中，经过200万次夹紧，没有出现应力集中的现象，使用稳定可靠，耐用度高。?
   高转速
   由于Coromant Capto刀柄没有传动键，承受高转速的能力优于其它类型的刀柄。各种规格刀柄的最高使用转速为：C3:55000r/min,C4:39000r/min，C5：28000r/min，C6:20000r/min，C8：14000r/min。?
   应用实例
   Coromant Capto工具系统可安装在最普及的CNC车床上，刀架勿需改造，按通常装夹刀具的要领就能很方便地装好夹紧刀夹；由于该系统实现了小型化，刀架周围有足够的空间，所以安装时不会发生刀具与工件的干涉，并且刚性也很高。该工具系统已实现了模块化，所以在加工中心上使用时，不仅可减少刀具的数量，而且能和U型钻头、长刃铣刀、镗刀等带有Coromant Capto夹紧机构的刀柄进行组合使用。?
   把Coromant Capto的刀柄直接装夹到新型复合加工中心机床的刀具主轴上，使用车刀(固定刀具)和铣刀及刀具的交换等都能自动进行。? 能使机床集约化、且能提高加工效率(缩短加工时间和提高加工精度)的复合加工机床有日益增加的趋势。为了能够在车床、加工中心上使用，准备了不仅包括刀柄，而且还包括了刀头等丰富的程序用工具系统。?
   此外还有复合加工机床专用切削刀具。使用多刀头可缩短加工时间及减少刀具数量。?
   Coromant Capto工具系统的使用效果
   (1)加工汽车零件
   粗加工：刀片：CNMG120412-WM4015；v=375m/min；s=0.8mm/r；a=1.5mm
   精加工：刀片：CNMG120408-WF4015；v=375m/min；s=0.5mm/r；a=0.25mm
   车床的六角转塔上直接安装Coromant Capto夹紧机构可实现刀具快换。加工某种汽车零件时，其总生产时间为4700小时，停机时间为550小时，开机时间为4150小时，其中交换刀具时间为177小时，缩短为开机时间的4%。由于该工具系统的刚性好，所以在提高切削速度的情况下，其表面加工质量仍保持良好。以往在加工另一种汽车零件时，平均需耗时8小时，为缩短生产线的停机时间，可使用Coromant Capto工具系统，可在机外进行准确的刀具预调对刀，从而可将停机时间缩短至10～30分钟；此外由于系统刚性好，无切削振动，其切削速度可提高10%。?
   (2)加工空气压缩机零件
   若在CNC车床中心上加工空气压缩机零件，应将刀架的车刀用刀夹换成Coromant Capto的夹紧机构，交换刀具的时间从原来的12分钟缩短到2分钟。?
   (3)加工造纸辊用筒体
   采用Coromant Capto高刚性刀夹装夹双刃刀头来加工造纸辊筒体，能实现切削余量高达24mm的强力切削；对于重型刀具也能实现快换。因此每个工件的加工时间可减少120个小时。?
   (4)加工大直径螺纹
   被加工材料：耐热合金(27HRC)电缆用管咀?
   批量：2～3件?
   粗加工：刀片DCMT11T304-UM4035?
   切削用量：Vc＝160m/min,f＝0.2～0.25mm/r，a＝1～1.5mm
   精加工：刀片

CMT11T304-UM1525?
   切削用量：Vc＝180m/min,f＝0.05～0.1mm/r，a＝0.2～0.3mm
   VDI刀柄的切削加工速度仅为40m/min,而在装有Coromant Capto刀柄的复合机床上加工，切削速度可提高到80m/min，加工效率提高2倍。?
   (5)加工管咀
   电缆用管咀类零件绝大部分属多品种、小批量产品，每天需变换3～4次，准备工作每天要耗去2小时。采用Coromant Capto工具系统，加工准备时间可缩短到过去的1/10左右；此外，在刀具悬伸量大的切削加工中，由于采用了Coromant Capto夹紧机构的防振镗杆，不仅能实现无振动加工，还能缩短加工时间。?
   从以上所介绍的内容可以看出，Coromant Capto工具系统完全能够适应日益发展的多样化复合加工的要求，其市场前景十分看好。