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TMG工具系统的典型产品（二）

转载 : zaoche168.com 2022年10月24日

在选用模块式工具系统时，要考虑模块接口的连接精度、刚度，要能满足使用要求。因为有些工具系统模块连接精度很好，结构又简单，使用很方便。如Rotaflex工具系统作为精加工（如坐标镗床用）效果挺好，但对既要用于粗加工又要用于精加工时，就不是最佳选择，在刚性和拆卸方面都会出现问题。

（本篇选自《数控刀具选用指南》第八章第三节（三）TMG工具系统的典型产品）

（三）山特维克可乐满TMG工具系统

山特维克可乐满公司模块化工具系统（见图1）的优点如下：①一套系统即可满足所有加工工序，包含车削刀具与旋转刀具应用。②总是保持最佳性能。③降低刀库存和成本。

图1 山特维克可乐满公司模块化工具系统

1. 模块化系统-Coromant EH（见图2）山特维克可乐满的可换头系统扩展了其产品范围，现在包括各式各样的整体硬质合金切削头、可转位铣刀、镗头、复合机床接杆以及不同的刀柄。这种模块化可换头系统适用于需要长悬伸的大型加工中心、小型到中型加工中心以及需要严格刀具长度的车削中心。常应用于以下场合：
（1）需要长悬伸的工序，如在大型加工中心中，铣削时直径范围φ10~φ32mm，镗削时直径范围φ1~φ36mm。
（2）需要严格刀具长度的工序，例如小型到中型加工中心以及配备动力刀柄的车削中心。
（3）模块化可换头系统可提供所需可达性，但不限制加工安全性的应用，例如航空工业中铣削和镗削深型腔。

图2 山特维克可乐满公司模块化系统-Coromant EH

2. 模块化-Coromant EH的特点
（1）高刀具灵活性——可从范围广泛的切削头、接柄和刀柄中选择。
（2）标准化刀具降低了刀具库存，由此最低限度降低机床停机时间。
（3）预载入的锥度和法兰可提供最佳的模块化连接，兼具极高的刚性和强度。

各种不同的用于方肩、端面和立铣削的CoroMill 390和CoroMill 490可转位铣刀现在可提供模块化的可换头接口。可换头接口具有模块化的所有好处，并且能显著缩短刀具组装时间，这使其成为当刀具长度至关重要时的理想选择。

3. 应用实例
（1）新型可换头接口重金属刀柄。新型可换头接口重金属刀柄是一种适合大悬伸加工的刀柄。图3为重金属可换头接口刀柄。

图3 新型可换头接口重金属刀柄

其特点如下：
1）能够将刀柄调整至合适的长度，带来了高度灵活性并提高了生产效率。
2）大悬伸加工时降低了振动，并提高了生产效率。
（2）新一代液压夹头CoroChuck 930（见图4）。高精度的CoroChuck 930夹头具有较高的安全性，专为铣削和钻削时消除振动和确保精度而设计。

图4 CoroChuck™ 930 新一代液压夹头

1）其特点：①高金属去除率提供更高的生产效率。②安全的操作及加工过程。③快速换刀和装夹。④提高了表面质量并延长了刀具寿命。⑤孔加工时获得更好的直径公差。
2）常应用于以下三种场合：①适合有抗拔出要求、易于夹持和高精度的铣削与钻削工序。②可用于所有具有旋转主轴的机床，如多任务机床和加工中心以及车削中心和立式车床中的动力刀具。③适用于重要的机床接口。
3）技术特性：①由于采用了具有确保夹紧性能的Fulcrum-technology技术，因此夹头安全性好。②采用了可确保安全夹紧的扭矩扳手，因此易于夹持。③机床侧的接口作为最后工序经过磨削，可确保精度方面的较高要求。④2.5×DC下的精密跳动量<4μm。⑤高精度的维持性。⑥平衡性符合DIN 69888标准。⑦可采用调整螺钉调节夹紧长度。
（3）山特维克可乐满公司Capto® （见图5）

图5 Capto® 型刀柄

1）Coromant Capto® 简介。Coromant Capto（标志见图6）接口类似一个三棱锥面。由于双面接触并采用过盈配合，法兰端面经过磨削以及磨削的三棱锥面使其具有良好的稳定性。三棱锥面接口采用预紧方式，进行了高精度磨削。四瓣式的抓刀凹槽用于自动换刀以及当刀具需要角向定位时所需的定位槽，例如一些车削应用。切削液从内部供应，切削液通过主轴直达切削刃口，采用高压冷却加工也是一种选择，同时，采用Coromant Capto接口的主轴用于旋转刀具也是一个非常重要的特点。由于该类型接口性能较好，越来越多的机床厂商将其作为机床接口的标准选择。目前，Capto 已形成国际标准（ISO 26623）。

图6 Coromant Capto标志

作为一种真正意义上的模块化工具系统，Coromant Capto创新技术的主要优势之一是高刚性，它具有极佳的抗弯抗性，可靠的扭矩传输以及高精度。整个接口部分无任何松动组件，切削单元自定心。三棱锥和法兰端面具有很大的接触表面面积，因此压力分布均匀、换刀便捷、定位精度高、跳动量小、安全性高以及良好的刀具设计平衡。Coromant Capto创新技术具有以下三点主要意义：它是在车床上快速更换切削单元的基础；是在机床主轴上内置旋转接口的依据；也是进行刀具优化以适合各种应用场合的绝佳方法。

2）山特维克可乐满Capto® 是一种将三个系统合而为一的模块化快换工具系统：①用于车削中心的快换刀柄可以缩短装夹和换刀时间，从而显著提高机床利用率。②直接集成在主轴中的可乐满Capto可以提高多任务机床、具有车削能力的加工中心以及立式车床等的稳定性和多样性。③作为加工中心的一种模块化系统，可乐满Capto提供有大量不同的加长杆和缩径杆，因此无论机床接口（SK、HSK、Big-Plus）是哪种，都能够将具有不同长度和设计特性的多种刀具组装到一起。④机床采用单一刀具系统，由于接口刚性好，因此可以最大限度地利用机床的最大功率。刀具尺寸较小、重量较轻。模块化功能意味着对昂贵且交货时间较长的非标刀具的需求降低。如图7所示，为可乐满Capto® 模块化快换工具系统。

图7 Capto® 模块化快换工具系统

3）Coromant Capto工具系统具有以下特点：
①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，自锁力比其他结构的自锁力大得多，可靠性更高，如图8a所示。②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，如图8b所示。③操作性好、通用性强。有5种不同规格的刀柄将机床和加工相组合。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。

图8 定位夹紧连接结构
a）扭矩与弯曲力的传递 b）对中产生高精度

4）不同类夹紧机制：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。
①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。
②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，如图9a所示。
③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，如图9b所示。

图9 不同类夹紧机制
a ）凸轮轴式拉紧 b）中心螺钉式夹紧

④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。

（4）经过平衡的CoroGrip®和HydroGrip®刀具夹头，用于高速加工现代机床和刀具对刀柄的要求更高。特别是，如果硬质合金立铣刀和钻头在很高的速度下使用时，为了获得更长的刀具寿命，则需要极低的跳动量。CoroGrip®和HydroGrip®完全满足了高速加工对刀柄的所有苛刻要求。CoroGrip或HydroGrip夹头前部的跳动量低于3μm。在距离前部3倍于刀具直径的地方，跳动量低于10μm。CoroGrip®和HydroGrip®刀具夹头参数介绍如表8-12所示。当硬质合金立铣刀及钻头在高速度下应用时，优质的刀柄应该满足以下三个要求：
①低跳动量。根据经验，如果跳动量增加0.01mm，则刀具的寿命会缩短50%。
②高夹紧力。在加工过程中，如果刀具在刀柄中可移动，则刀具及工件都会受损。许多夹持概念都不能在高速下应用，因为离心力将传递扭矩降低到不可接受的水平。
③平衡的刀柄。不平衡性太大会产生振动，从而对刀具性能和主轴寿命均产生负面影响。

表1 CoroGrip®和HydroGrip®刀具夹头参数

（5）新推产品。用于铣削的Silent Tools®减振接柄（见图10）。

图10 用于铣削的Silent Tools®减振接柄

重载铣削采用上述型号的减振接柄时候，几乎无振动，显著提高了生产效率，其特点如下：
1）生产效率提高一倍。
2）提高了加工安全性，并改善了表面加工质量。
3）适合涉及大零件加工的所有行业，通常只需一次装夹。
4）在采用可乐满Capto®机床接口接柄的大型加工中心中用作模块化解决方案。

（四）伊斯卡模块式夹持系统
1. CLICKFIT夹持原理夹紧螺钉将刀杆顶向主柄内的半圆孔，使刀杆沿圆周接触面产生弹力变形，而将刀柄以面接触方式强力夹紧，接触面超过180°。伊斯卡模块式夹持系统如图11所示。

图11 伊斯卡模块式夹持系统

2. CLICKFIT模块式夹持系统提升刀具性能图12为侧固式夹持与CLICKFIT模块夹持的对比：被加工材料为合金钢，切削速度vc=90mm/min，每齿进给量fz=0.15mm/z，应用侧固式夹持（见图12a）时，背吃刀量ap=25mm时产生振动，而使用CLICKFIT模块夹持（见图12b），当背吃刀量ap=40mm时，切削仍轻快。

图8-53 侧固式夹持和CLICKFIT模块夹持对比
a ）侧固式夹持 b）CLICKFIT模块夹持

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