铣刀加工时,各刀齿依次不断地切入切出工件表面,铣刀承受着持续的冲击载荷和振动,因此要求刀柄对刀具的夹持力更强,特别是在高速、大切削量的加工条件下,刀柄受力更大,在巨大的离心力作用下,刀柄夹持部位的变形松动使刀具容易脱落飞出,不但影响加工质量和加工效率,还可能危及操作人员和机械设备,甚至造成难以弥补的伤害及事故。为解决此问题,许多刀柄制造公司都致力于相关的研究,并推出各具特色的强力锁紧刀柄,日本NT刀柄公司推出了一种通用性好,既紧凑经济,又能将高精度高刚性高平衡性众多优点集一身的CT-SA型刀柄(如图1)。
图2是CT-SA刀柄的结构解析图,图中可见它具有内外夹持环,刀具装入带台阶的内夹持环中,外持夹环又称锁紧环,起锁紧作用,锁紧环旋进至内夹持环台阶面的过程中,可使内夹持环向内牢牢地夹紧刀具,由于内夹持环的圆周上均衡地在①、②、③三个部位,分别加工开出了如图2所示的三种槽,锁紧环拧进到台阶面(图2左下方)时,内夹持环①处的槽(图中显示为红色)变形较大,可向内压紧刀具柄部,强大的压紧力使夹压处内部的刀柄直径发生弹性变形,防止刀具在加工中轴向移动向外滑脱,②处是一个较宽的槽(图中显示为蓝色),锁紧环锁紧时,它产生周向的变形可防止刀具沿圆周方向的滑动,③处的槽(图中显示为黄色)锁紧环向里锁紧时刚性较差也发生变形向内涨出,压紧刀具柄部的后侧,这样多处设计使得刀具整体的的安装刚性提高,切削加工时工作稳定可靠。由上可知CT-SA刀柄没有液压刀柄所需的复杂高压供油设备和油路系统,也不像热装刀柄需要专门购置加热刀柄安装刀具的设备,非常经济适用。它的夹紧力的传递是外夹持环(锁紧环)通过滚柱均匀地在圆周方向压入来锁紧内夹持环和刀具的,结构简单可靠。
由于设计时特别注意结构上的均衡对称以达到高平衡,CT-SA型刀柄能满足最高转速达20000转/分的铣削加工。刀柄的冷却系统有适应刀具内部带冷却液通道的,也有直接通过夹持环喷射冷却液的。刀柄内装有止动螺钉可限制控制刀具伸出长度。CT-SA刀柄与机床连接有7/24标准锥度的BT、可两面定位的AHO、以及1/10标准锥度的HSK-A、UTS等型。下面举一加工实例;在立式加工中心上用BT50-CT42SA-105刀柄,装上带可转位刀片直径为Ф50mm,柄部直径为Ф42mm的立铣刀,铣削球墨铸铁FCD550的台阶面,立铣刀伸出刀柄的长度:80mm,刀柄带立铣刀伸出机床长度:185mm,刀柄超强地锁紧立铣刀后,可以切深ap=15mm;立铣刀转速:n=500转/分,干式切削完成加工,较一般的刀柄效率提高许多。
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