数控机床的刀柄为何老坏

发布：2022-03-12  阅读：611

刀柄是切削刀具和机床主轴之间的关键性接口，刀柄失效会导致刀柄不能发挥作用，造成刀具寿命变短和切削过程的不可靠。

典型的刀柄失效有以下几种形式：

- 切屑缠绕刀柄，由于刀柄、工件和切屑之间的摩擦，刀柄形成磨损。

- 断续的切削力导致刀柄的表面疲劳。

- 切削力导致的刀柄变形。

- 切削热和切削温度导致刀柄材料结构的相变。

- 刀柄的氧化和腐蚀。

- 备件、配件和连接表面的磨损。

那么，该如何判断何时更换刀柄呢？

检查机床主轴磨损和自动换刀装置对准

磨损的主轴会导致跳动问题，影响刀柄的精度，降低可实现的工件质量和加工效率。可以对机床主轴的质量进行评估，比如检查其T.I.R.（径向跳动）。

保持ATC（自动换刀装置）的对准至关重要。如果ATC 没有很好地夹持刀柄，会对主轴和刀柄造成损害，而且刀具性能和刀具寿命会明显降低。

01刀柄磨损的评估

磨损的刀柄将不能提供良好的精度并且会迅速磨损刀具，也会导致加工表面粗糙度差，甚至可能损害机床主轴。

锥面磨损/微动磨损

检查定位锥面是否磨损或损坏。锥面的任何问题都会直接影响加工精度，如果锥面有任何缺陷，则应该更换刀柄。

如果锥面上有很明显的痕迹，可能发生了微动磨损。当两个刚性部件（刀柄和主轴）相互摩擦就会产生微动磨损，微动磨损是由于刀柄锥面和主轴间配合不好导致，磨损会产生振动和热。如果在锥面上会看见小铜色的凹点或痕迹，这说明刀柄正在磨损。微动磨损往往容易被误认为是氧化，一旦出现明显的微动磨损，刀柄就应该被更换。如果新的刀柄会迅速发生微动磨损，或者刀柄粘在主轴中，则表示主轴需要再研磨。

刀柄锥面微动磨损痕迹

当刀柄插入主轴时，磨损的锥面会引起偏心定位，这就是所谓的''跳动''。在加工中跳动会引起刀具的过早磨损和失效，还会引起过度振动导致加工表面粗糙度差，此时就需要额外的加工来对其进行修正。振动也会导致主轴的疲劳生热和主轴轴承的损坏。T.I.R.（径向跳动）用来测量在刀柄总成中刀具的轴向变形量，每0.02mm 的跳动刀具的寿命会减少10%。

衬套和弹簧夹头

衬套具有特殊的槽和图案，能坚固地夹紧刀具，因此会比夹头更快地磨损。磨损的衬套会使刀具更早地失效，当衬套磨损明显时就应该进行替换以保持刀具-刀柄总成的精度和性能。

由于夹紧力不足导致的衬套上的纹理

如果衬套外径或内径有任何损伤就应该将它替换。刀具在衬套的内径中旋转，会对其造成损伤，所以要查看内径中的痕迹，一旦发生损伤，衬套就不能有效地夹紧刀柄，会导致夹紧力和精度的降低。

02预防性保养

刀柄不使用时，应当擦干净并喷涂上有防锈功能的轻涂层。当刀柄重新投入使用时，在使用前应将“油”擦去。冷却剂应使用正确的浓度，这样不仅能在切削过程中起到冷却的效果，还可以预防刀柄的生锈。

由于刀柄是由金属制成，所以如果处理不当，就会生锈或产生小坑。如果已磨损或者损坏的刀柄仍在一个质量好的主轴上运行时，会造成主轴的过早失效。

主轴拉钉是个关键配件，维持主轴与刀柄之间的连接，一旦有问题会导致刀柄飞出主轴。一些主轴拉钉是空心的，用来允许冷却液流经刀柄。在使用时，主轴内的夹紧机构将其拉入，从而将刀柄保持在主轴上。主轴拉钉需要定期检查其磨损、裂纹或其他损坏迹象，有缺陷的主轴拉钉需要替换，不然会产生危险。

为了保证刀柄性能，必须维持整体环境的清洁。刀柄需在微米公差范围内工作，任何污垢、灰尘、油、切屑或者其他污染物如果残留在主轴，刀柄锥面和前端夹紧系统上都会引起差的T.I.R.(径向跳动)，从而导致刀具、刀柄和机床主轴的过早磨损。建议作定期的预防性保养，包括对机床主轴和刀柄定期的清洗和检查，这将会有助于改善加工性能。

同时建议对刀柄总成的T.I.R.进行定期检查来验证刀柄是否磨损。需要使用特定的工具组装设备正确组装刀柄总成，从而保持生产车间的安全并防止切削刀具的过早损坏。合理保养和使用刀柄是提高机床生产效率、减少停机时间并减少不合格工件数的最经济有效的方式。刀柄成本虽然只占加工成本的很小一部分，但对生产率和成本效益有很大影响。

03刀柄保养的实用准则

1、定期清洁所有配件和备件，刀柄(柄部和头部)和主轴。不使用时涂一层油防止被氧化。

2、定期卸除Graflex 或 Capto 总成，进行清洗和检查。

3、在干净、干燥的地方储存刀柄。

4、以可视方式查看刀柄的磨损，比如微动腐蚀的痕迹。同时以可视方式查看所有的配件和备件进行：衬套、主轴拉钉、螺母等，如果需要则将其更换。

5、始终使用特定的安装和拆卸设备，例如 Tool Boy 卸刀器。

6、切勿过度扭转螺钉，不能超过其给定的扭矩限制。如果没有扭矩螺钉扳手不能进行夹紧。

7、不能超出液压夹紧系统的推荐的螺杆转数。定期调控拥有校准仪表的液压夹头的压力。

8、不要让夹具过热。

9、遵照刀具的使用说明。

10、使用Steadyline 刀柄时，不能超过最高转速并且工作温度不能超过80℃。