高性能加工的教训：不要忘记刀架

在硬质金属材料、高速和进给以及刀具平衡之间，刀柄对于您在高性能机器上的零件制造成功而言比您想象的要重要得多。了解原因。

因此，您的商店刚刚购买了一台新的高性能加工中心。它拥有一些令人印象深刻的规格，包括 20,000 rpm 主轴、2,400 ipm 的快速移动速度和匹配的进给速度。它比地板上的其他任何东西都要快得多。每个人都在享受着切屑撞击金属板的断断续续的声音和切入深处的主轴电机的低沉嗡嗡声。

只有一个问题：在这些新的和改进的更高主轴速度下，喋喋不休让每个人都在争先恐后地寻找耳塞。刀具寿命正在恶化。在切割老板最近开始引进的 17-4 PH 和 Triple 5 钛航空零件时，工具拔出一直是个大问题。结果？原本应该通过 HPMC 投资每天制造的成堆零件根本没有出现。

平心而论，您可能还会对较旧、功能较弱的加工中心有这些抱怨。事实上，它最初可能是新机器的驱动因素之一。很抱歉告诉您，问题很可能是您使用了数十年的侧锁式立铣刀刀柄和 ER 型筒夹夹头不适用于现代加工技术。

“您拥有能够高速和进给的机床，具有最新几何形状和涂层的切削刀具，并且刀柄是两者之间的接口，为什么要偷工减料？” Kennametal 全球高级产品经理 Ronald West 说。 “如今的机床能够实现更高的速度和进给，刀具夹持对于利用高性能切削刀具的能力变得比以往任何时候都更加重要。”

一些制造商将他们的投资放在机器和最新的工具和切削技术上，但看到许多公司使用不适合这项工作的商品刀柄并不少见。然而，它是当今高性能环境中最重要的元素之一，尤其是在使用先进材料的航空航天应用中，West 解释道。

“侧锁刀柄在行业中仍然很突出，但它确实不利于公司现在购买硬质合金刀具的投资，”West 说。 “刀架需要与当今使用的高性能机器相匹配。”

停止工具移动，避免额外废料，延长工具寿命

考虑工具拔出。钛和其他耐热高温合金的加工不仅在轴向和径向方向上产生高切削力，而且在轴向方向上也会产生高切削力，从而导致刀具拔出。更重要的是使用正确类型的刀柄来防止刀具故障和零件报废。它可能不多——一次可能只有千分之几英寸，但很有可能它足以废弃一些非常昂贵的零件。在刀柄上磨出你想要的所有凹槽和平面，它仍然会移动，很可能是在你最意想不到的时候。

最好的解决方案是专门设计用于消除拔出的刀架。许多供应商许可 Haimer 的专利 Safe-Lock 技术。所有人都将把裤子从传统的侧锁支架上击败，同时改善跳动特性。以下是一些可用解决方案的一小部分示例：

• 山特维克可乐满的 CoroChuck 930 液压立铣刀刀柄使用“支点”式两点机构来防止移动。
• Kennametal 用于重型铣削的 HydroForce™ 液压卡盘声称具有出色的跳动和精度，并且可选的 SAFE-LOCK 套筒有助于避免难以加工的材料（例如用于航空航天和能源行业的材料）的拉出。
• Big Kaiser 的 Mega Perfect 可以使用 Weldon 平头立铣刀，但据说可以消除打滑和拉拔。

想充分利用您的金属加工工作吗？阅读“如何使用刀柄最大限度地提高机器生产力。”

控制谐波、颤振和主轴

您旋转工具的速度比以往任何时候都快，而您多年来一直忍受的跳动将很快击败即使是最好的铣刀。似乎糟糕的刀具寿命还不够糟糕，较高的转速会产生导致颤振的谐波，由于不平衡情况，可能会导致主轴损坏。

您有多种选择来管理这些更高的速度、进给颤动和谐波问题，包括：热缩配合刀柄、液压卡盘 和机械铣夹头 .您应该自己测试每一个，记录结果并根据您机器的性能而不是价格做出决定。

热缩刀柄

您将需要一台热缩机，并且每次换刀时都要多花一两分钟加热和冷却刀柄，但许多商店都对热缩配合刀柄的极端精度和内在平衡发誓。 Haimer 说总共不到 40 秒。

液压刀架和夹头

液压卡盘准确、易于使用并提供强大的工具夹持能力。 Kennametal 的 HydroForce™ 是一种用于重型铣削的设备，例如，它声称夹持力是传统液压卡盘系统的三倍，并且只需要一个内六角扳手即可操作。 HydroForce 卡盘具有阻尼能力，可提高刀具寿命，尤其是在加工钛和其他高温合金时。

机械铣削夹头

Schunk、Iscar、Guhring 和其他公司销售额定转速为 20,000 rpm 和跳动为 0.0002 英寸或更高的机械铣削夹头（山特维克可乐满、Big Kaiser 和其他公司也是如此）。同样，操作简单，刚性和夹紧力远高于 100 年的 Weldon 平板。

说到旧式刀柄，希望您的新机床配备 HSK、Capto、KM4X 或类似的主轴。 CAT 和 BT 法兰非常适合要求不高的工作，但在高主轴速度下犁过 HRSA 材料或对模腔进行表面处理需要现代化的主轴接口。

在这些机器速度下，您需要工具平衡

大多数刀具专家表示，平衡刀架组件对于 20,000 rpm 或更高的主轴速度是必须的，而其他人则认为标准较低。

“当您以如此快的速度（通常超过 12,000 rpms）运行机床时，建议始终平衡整个系统（即刀架与切削刀具），”West 说。 “它只是增加了刀具寿命并减少了主轴磨损……由于其设计和所需的硬件，使用筒夹夹头或立铣刀适配器保持平衡有点困难，但通常液压夹头和热缩配合适配器更容易进行精细平衡高速应用。”

West 指出，在 6,000 rpms 时，您不会注意到不平衡的程度，但在更高的速度下，工具平衡至关重要——这在谈论刀柄时可能会被误解。

为了提供帮助，需要一台特殊的平衡机，在刀具预调过程中需要额外的努力。确保您正在预设。预平衡刀柄是不够的，因为包括切削刀具和固定旋钮（对于 CAT 和 BT 机床）在内的整个组件必须作为一个整体进行平衡。遵循这些建议并包括日常维护以延长工具寿命，从而减少停机时间并帮助您制造更好的零件。

“您可以使用正确的刀柄来展示工件性能的改进，”West 说。 “这很容易被忽视，但却会产生巨大的影响。”

您是否注意到刀柄在高性能加工中心中的作用？分享您的经验。