工具系统近期的市场状况及技术发展趋势(2)

  　世界制造技术与装备市场

    看好模具深腔加工领域
　　如前所述，两面夹紧式工具系统作为高速高精度机床的主轴接口，不仅适用于加工中心，它也可作为NC车床、磨床、专用机床等所用各种刀具和机床的一种多功能接口。下面介绍日本主要公司最近生产的两面夹紧式工具系统的技术特点。一种轻型两面夹紧式BT刀杆，商品名为AHO工具系统。该系统由锥部和锁紧端面两个部位进行夹紧，刀杆内部中空体，因此，重量较轻。当双头螺栓嵌入时，由于刀杆锥部双缩，可减少机床主轴承载负荷，从而可进行稳定的切削加工。2001年4月，AHO工具系统已正式投放市场，销售指标为每年出售4000套。
　　大昭和精机公司开发出一种名为MEGA的夹头系列，包括微型、E型、高效型、多功能型等四个品种，可满足各种高速加工要求。其中，MEGA E型夹头是立铣刀专用的高速弹簧夹头，特点是：①提高了夹套的夹紧力；②夹头体较厚，可抑制颤振的产生；③精度和刚性均比该公司原有的两面夹紧式big puls工具系统进一步提高。
　　圣和精机公司的M系列微型刀柄是一种主要用于模具深腔加工的工具系统。该系统用钩头扳手将螺栓旋紧，并让加压环沿轴向移动，即可使夹头体尖端部分的夹紧筒内径缩小，从而将刀具牢牢夹紧。另外，该公司生产的微型夹头HPC与采用机械式夹紧的液压夹头有着同样的精度，可保证其振摆精度达到2μm。
　　利用高压冷却液进行高速强力切削
　　MC有代表性的加工作业为立铣、钻削、攻丝等高速高效率加工，工具系统作为实现上述加工的重要辅助手段，除了采用两面夹紧式刀杆外，还有冷却液的供给方式等连带问题。
　　从机床方面来看，使用大量高压冷却液，进行高速强力切削的方法已引起人们极大的关注。高压冷却液采用7Mpa的压力喷射至刀具切削刃上，可收到良好的冷却和断屑排屑效果。目前，各公司均已开发出此类高速高压型供液刀杆，并已先后投放市场，受到用户的欢迎。
　　如日本日研工作所最近开发出一种型号CCK的铣削刀具用工具系统，这是一种中心带供油孔的弹簧夹头，它由冷却液喷嘴式夹头改进而成。采用这种夹头，可使刀具的切削性能大幅度提高，工具寿命延长3倍。该夹头内装有机械密封装置，可防止切屑粉尘进入夹头内部，便于保持高精度的夹紧效果。CCK夹头于2001年7月正式投放市场。
　　在小直径刀具方面，用户迫切希望夹头具有与高速回转相适应的性能。例如最近有家公司开发出可安装在主轴内的工具系统，这是一种直柄夹头，将其安装在加工中心的主轴内，可充分发挥出刀具的切削性能。
　　EROWA日本分公司推出一种名为ITS的工具系统，主要用于电加工机床和加工中心。该系统的特点是夹头分为两段，由定心片和支承块将其连接在一起，形成一个高精度定位系统，经长时间连续运专座有不会出现精度误差。
　　开发与IT相关及精密模具加工用工具系统
　　在工具系统的诸多性能中，在高速回转条件下保持良好的振摆精度至关重要。因此，开发出径向跳动很小的工具系统，不仅可实现使用球头立铣刀的高精度加工，也可用于微细加工领域。最近，在这方面的突破性技术成果之一，便是开发出热装式工具系统。
　　热装式工具系统是利用热胀冷缩的原理夹紧刀具，它不象液压夹头那样需要安装套筒或弹簧之类的锁紧零件，因此，热装式工具系统可设计成细长形状，在模具与零件的腔槽加工时，对工件侧壁的靠近性能良好。目前，此类工具系统已开始在用户中推广使用。
　　如MST公司最近开发出一种商品名为“Slimline”的热装式工具系统，由于形状极为细小，不会与工件或夹具产生干涉现象，具有稳定的精度和刚性，可以完成切削加工通常很难进行的深腔加工。Slinline工具系统采用新开发的特殊钢制作，可对目前市场上出售的硬质合金刀具（柄部直径为φmm~φ12mm）进行热装热卸。产品已系列化，其夹持精度高达3μm，可在60000r/min的高速回转条件下，保持稳定的夹持扭矩。
　　阿尔布斯工具公司销售的热装式工具系统是德国OTTO BILZ公司的产品，其同轴度优于3μm。该公司针对热装式工具系统的不足，诸如装卸刀具时间较长，只适用于硬质合金刀具等，做了改进。他们采用电磁场感应加热方式，既简便又缩短了装卸刀具的时间，每分钟可安装或卸下3~4把刀具，而且它还可以用来夹持高速钢刀具。
　　热装式工具系统在超细型夹头领域中，具有很高的存在价值，但缺点也很明显，即不能调整刀具的伸长长度。因此，近来市场上出现了与热装式工具系统相抗衡的产品，如大昭和精机公司开发的OMLD工具系统。这是一种侧锁式结构的工具系统，尖端作成细管状，用其进行模具型腔加工，可将刀具与工件的干涉控制在最小限度之内。由于调整机构安装在刀柄的侧面，因此，可在刀具已安装的情况下，对其伸出长度进行调整，从而可大幅度缩减调刀时间。MOLD工具系统的轴向调整量最大为30μm，因此，即使是球头立铣刀之类的长柄刀具，也可根据工件的具体情况，选取最佳的刀具伸出长度，进行理想的切削加工。
　　今后的技术开发课题
　　各公司在问卷回答中指出，工具系统的开发必须考虑到环境保护和节省能源两方面的问题。日研工作所表示，他们将针对上述问题开发工具系统产品，并向用户提供包含具体使用方法的详细资料和外围机器设备；阿尔布斯工具公司表示，他们将努力降低工具系统的制造成本，改善操作性能，提高其使用安全可靠性；MST公司将开发适用于高速机床的工具系统；圣和精机公司将致力于开发高刚性、低振动的高精度工具系统。
　　今后，市场期望生产厂家提供的工具系统应具有下列特点：即随着高速加工的飞速发展，工具系统应能充分发挥机床和刀具的性能，为此，工具系统必须进一步提高结合刚性和结合精度。