熱裝刀具夾頭可將徑跳誤差減小到0.005mm以下,從而能延長刀具壽命,保持切屑負荷的一致性,并提高刀具的表面加工質量。但是,如果使用熱裝夾頭的零件制造商沒有內冷卻刀具(或必須使用外部冷卻方式),冷卻液就難以到達需要冷卻的刀具/工件界面。
為了解決這一問題,刀具夾持系統制造商Bilz刀具公司開發了JetSleeve熱裝夾頭冷卻液輸送系統。該系統由一個覆蓋在熱裝夾頭外面的金色鋁制套筒(外殼)構成。冷卻液在套筒內被加壓,并通過套筒表面的16個冷卻液孔將冷卻液輸送到刀具切削刃處。
據Bilz刀具公司董事總經理Timothy Fara介紹,初始設計時,環繞夾頭表面的16個冷卻液通道是均勻分布的,所有冷卻液孔的直徑都相等,并位于同一螺栓分布圓上,而且所有孔的冷卻液噴射角度也完全相同。這種設計使冷卻液始終噴射在每把刀具的同一位置上——無論這些刀具的結構尺寸有何不同(如有的刀具距夾頭的懸伸量僅為25mm,而有的刀具懸伸量長達150mm)。因此,冷卻液不一定能送達刀具切削刃,而且夾頭旋轉產生的離心力也會使冷卻液發生偏離。此外,在夾頭體上加工冷卻液孔(或沿夾頭內徑加工冷卻液槽)改變了夾頭錐孔熱脹冷縮的同心度。這些孔或槽形成了空隙,改變了傳熱路徑,從而使夾頭的張開和收緊不同心(呈橢圓形)。這意味著夾頭無法在環繞刀柄的整個圓周上均勻一致地夾緊刀具。
為了糾正這些缺陷,該公司修改了設計方案,使冷卻液通道在套筒前部呈不等距分布,并改變了冷卻液孔的位置,使其分布在不同的螺栓分布圓上。此外,還改變了冷卻液孔的孔徑和噴射角度,使每個冷卻液孔都各不相同。Fara說,“通過優化設計,JetSleeve系統使冷卻液在刀具周圍形成旋流,而旋流中心的壓力為零(與龍卷風的中心類似),這意味著冷卻液或空氣可被吸入刀具切削刃。”
用PCBN刀具切削加工時,不適合使用冷卻液,此時可用壓縮空氣來替代。JetSleeve冷卻液輸送系統也適用于最小量潤滑(MQL)加工。
據Bilz公司介紹,JetSleeve系統可使刀具壽命延長28%,加工表面質量提高25%。由于空氣或冷卻液被直接精確 定位于刀具切削刃上,減少了在無需冷卻部位的無謂浪費,因此該系統能使空氣和冷卻液的消耗量分別減少80%和70%。
JetSleeve系統除了可以防止切屑發生二次切削以外,還能防止切屑在切削刃下方形成積屑瘤,從而防止刀具崩刃。該夾頭的液壓設計通過減小振動提高了加工表面光潔度。當冷卻液流經夾頭時,會產生輕微的背壓,并起到吸收振動的作用。
為了防止冷卻液孔堵塞,用戶必須使用冷卻液過濾系統,濾除冷卻液中大于5μm的顆粒。當然,如果使用2μm的過濾裝置則效果更好。
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