圖1 在模具制作中，將超精密機(jī)加工中心和雄克TRIBOS三角刀柄結(jié)合起來(lái)可獲得完美的表面加工效果
無(wú)論是鐘表行業(yè)、機(jī)床制造行業(yè)，還是醫(yī)療技術(shù)行業(yè)，只要涉及機(jī)加工，人們無(wú)不尋求有效方法來(lái)優(yōu)化工藝流程。尤其是采用超精密機(jī)加工工藝的制造商，更是這方面的先驅(qū)，其加工面最后的雕刻和精修工作均由人工完成。每個(gè)工件的機(jī)加工時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)100?h。只要機(jī)床始終保持行業(yè)領(lǐng)先的高精度水平，在機(jī)床的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、空氣軸承主軸、現(xiàn)代刀具方面的投資就能很快取得良好的收益。刀柄系統(tǒng)在這一點(diǎn)上起到了決定性作用。
符合精確幾何規(guī)格的鏡面精加工
如今，精密機(jī)械加工所能達(dá)到的質(zhì)量水平，甚至連經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶(hù)都贊嘆不已。通常，加工質(zhì)量取決于腐蝕、磨削、拋光、激光加工的水平，更高的加工速度帶來(lái)了更高的經(jīng)濟(jì)效益。在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開(kāi)展的靜壓氣體表面誘導(dǎo)超精密機(jī)加工系列測(cè)試表明，逐行銑削表面質(zhì)量在Ra<25?nm的水平，表面銑削表面質(zhì)量在Ra<3?nm的水平。兩種質(zhì)量等級(jí)不僅相當(dāng)于經(jīng)拋光的表面質(zhì)量，而且也符合高精度幾何規(guī)格。過(guò)去，高光澤度塑料件注模需要先銑削然后通過(guò)復(fù)雜工藝進(jìn)行拋光，而利用現(xiàn)代的精密加工工藝，即可直接生產(chǎn)出極其平滑的表面。有色金屬效果更佳，通過(guò)采用金剛石刀具，僅需銑削即可獲得適用于激光光學(xué)等精密應(yīng)用的具有精確幾何形狀的鏡面精加工面。該技術(shù)具有多種優(yōu)點(diǎn)：可大幅度縮短精加工時(shí)間，同時(shí)能避免磨削和拋光中出現(xiàn)的凸面和將角磨圓的情況。
圖2 在硬幣沖壓的過(guò)程中，將空氣軸承主軸和超細(xì)平衡雄克TRIBOS三角刀柄結(jié)合起來(lái)可產(chǎn)生非常好的效果
無(wú)磨損夾緊
諸如筒夾刀柄或熱縮刀柄之類(lèi)的常規(guī)刀具夾持系統(tǒng)，通常無(wú)法完成此類(lèi)高要求的機(jī)加工任務(wù)。用戶(hù)常常反饋出現(xiàn)顫動(dòng)擦痕、刀具受損、工件不精確以及同心度誤差，這些都是由夾緊面的微小雜質(zhì)引起的。然而，雄克TRIBOS應(yīng)力鎖緊式夾持技術(shù)具有特殊性能，即使是雄克(作為精密夾具及抓取系統(tǒng)的領(lǐng)航者)的標(biāo)準(zhǔn)版專(zhuān)利技術(shù)，其跳動(dòng)與重復(fù)精度也可達(dá)到小于0.003?mm，其伸出長(zhǎng)度達(dá)2.5×D，在25?000?r/min下的平衡等級(jí)達(dá)到G2.5。因?yàn)門(mén)RIBOS應(yīng)力鎖緊式刀柄(簡(jiǎn)稱(chēng)三角刀柄)沒(méi)有活動(dòng)件，所以此刀柄的機(jī)械性并不敏感，因此可確保夾具基本上無(wú)需維修并且不會(huì)磨損。即便進(jìn)行幾千次的夾持設(shè)置之后，都不會(huì)出現(xiàn)材料疲勞。此外，它們還具有極好的減振功能。如果使用液壓刀柄，只需簡(jiǎn)單清潔一下，就可在幾秒鐘之內(nèi)進(jìn)行換刀，從而確保工藝穩(wěn)定性。根據(jù)類(lèi)型，在轉(zhuǎn)速為205?000?r/min的條件下，對(duì)所有適用于刀具柄部質(zhì)量等級(jí)為h6的刀柄進(jìn)行了測(cè)試。這些刀柄甚至可夾緊和更換柄部直徑最小為1?mm的刀具，同時(shí)保持工藝穩(wěn)定性。
由于微模具制作行業(yè)、光學(xué)行業(yè)、醫(yī)療技術(shù)行業(yè)以及硬幣、鐘表和珠寶行業(yè)公司的高需求，雄克最近已開(kāi)始擴(kuò)大其標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線(xiàn)，并將超細(xì)平衡雄克TRIBOS三角刀柄包含在內(nèi)。并且也開(kāi)始推出帶有HSK-E 25、HSK-E 32和HSK-F 32接口的TRIBOS-Mini和TRIBOS-RM系列(最小夾持直徑為0.5?mm)，這些系列在60?000?r/min條件下的平衡等級(jí)可達(dá)到G0.3。超精密刀柄提供的顯著功能特征旨在完成對(duì)尺寸穩(wěn)定和表面質(zhì)量提出最高要求的任務(wù)。與微細(xì)加工用常規(guī)平衡刀柄相比，刀具的使用壽命也得到延長(zhǎng)。
圖3 超細(xì)平衡版的雄克TRIBOS RM精密刀柄，在60 000 r/min轉(zhuǎn)速下的平衡等級(jí)達(dá)G0.3
大切削量加工中的顫動(dòng)擦痕減少
卡爾斯魯厄生產(chǎn)技術(shù)wbk研究所在研究中確認(rèn)，刀柄也會(huì)對(duì)大切削量加工的表面質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響，此研究是于2014年在Jürgen Fleischer教授的監(jiān)督下進(jìn)行的。在幾個(gè)機(jī)床上的全凹槽和半凹槽銑削中對(duì)不同的刀柄進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試結(jié)果證明，雄克高性能緊湊型液壓刀柄TENDO E compact比熱縮刀柄的使用壽命長(zhǎng)300%。尤其值得注意的是：在極為少數(shù)的例外情況之外，雄克TENDO E-compact液壓刀柄實(shí)現(xiàn)的工件表面質(zhì)量永遠(yuǎn)都比熱收縮刀柄更好。凹槽越深，顫動(dòng)擦痕的效果越強(qiáng)。液壓膨脹技術(shù)的阻尼特性使工具使用壽命更長(zhǎng)，表面質(zhì)量更佳。即便是在相同的表面條件下，也可實(shí)現(xiàn)更高的切削速率和進(jìn)給速率。
對(duì)5軸加工起到了雙重作用
對(duì)于高精度5軸加工，可將雄克TENDO E compact液壓刀柄和雄克加長(zhǎng)桿結(jié)合起來(lái)，形成極具效率的夾持單元。液壓刀柄能夠有效緩解機(jī)加工過(guò)程中的振動(dòng)情況，為加長(zhǎng)桿提供強(qiáng)大支持，輪廓干涉極小。將回轉(zhuǎn)精度和減振性能結(jié)合起來(lái)，可保護(hù)刀具的刀刃，延長(zhǎng)刀具使用壽命并提供極佳的工件表面。TENDO液壓膨脹刀柄只需一個(gè)常用的內(nèi)六角扳手就可完成穩(wěn)定換刀。對(duì)于TRIBOS SVL，一個(gè)簡(jiǎn)單的手動(dòng)夾緊裝置就已足夠，在幾秒之內(nèi)就可完成整個(gè)夾緊過(guò)程，這些夾緊裝置均無(wú)需維護(hù)，并且對(duì)雜質(zhì)不敏感。