銑削加工設(shè)計的*刀柄過程中主要是收縮刀柄與鎖緊元件的一種組合應(yīng)用。

     銑削加工在飛機制造業(yè)中起著重要的作用。在生產(chǎn)壓鑄件時，需要用到刀具和模具。此外， 鍛造件也需要二次加工，然后方可被用到，如行走機構(gòu)等部位上。航空工業(yè)所采用的特種材料（如鋁、鈦和復合材料）和外形常常給加工作業(yè)帶來了困難。航空制造業(yè)的另一個特點是對帶有大量空穴的大型結(jié)構(gòu)件進行銑削，此類工件將從一個整體實心件開始銑削加工，往往會有高達90%的原始材料會被切削掉。所有這些加工都必須達到zui高的質(zhì)量和zui高的精度，對此除了機床設(shè)備之外，夾具的作用也非常重要。對鈦合金件的加工同樣面臨巨大挑戰(zhàn)，這是因為所追求的加工速度很慢，而切屑量卻很大。

    競爭壓力也促使航空制造業(yè)更加注重生產(chǎn)效率。因此，把設(shè)備驅(qū)動功率利用到極限的銑削（即高性能切割，HPC）受到了行業(yè)的熱捧。長久以來，市場上具備促進此類加工作業(yè)的特種工具可供使用，這些工具能夠承受很高的轉(zhuǎn)矩、進給力和拉力。

摩擦連接型卡盤的夾持力受限

    在此載荷條件下，銑刀從卡盤中脫出的危險性加大；因此至少需要一種同圓精度高、張緊力準確的刀具夾持裝置，如收縮卡盤或液力膨脹卡盤。這種卡盤采用摩擦鎖定的機理，夾持力受到一定的限制，且在HPC加工場合夾持力有時會不足。作為可選項，用戶有時候會避而選擇傳統(tǒng)的Weldon刀具夾持裝置，其張緊螺栓可以起到力的閉鎖作用。由此轉(zhuǎn)矩可以被任意傳遞，直至銑刀被折斷為止。但是，用戶在選擇Weldon刀具夾持裝置時，等于又把大家所熟知的缺點同時帶回了家：同圓性精度不足和夾持狀態(tài)不佳，這是因為卡盤上的刀柄需要有一點間隙，應(yīng)用在HPC場合的刀具較昂貴，且使用壽命較短。對其他方案尚未做出考慮，這也是Haimer公司刀具夾持專家面臨的一個挑戰(zhàn)。他們研發(fā)出一種被稱為Safe-Lock（安全鎖定）的系統(tǒng)，它把收縮卡盤或其他卡盤與閉鎖型元件結(jié)合在一起（圖1~3）。系統(tǒng)的原理是：銑刀炳上設(shè)有螺紋型槽，槽里設(shè)置了閉鎖型卡具。通過螺紋型鍵槽，刀具可以同時被緊固住，避免旋擰過度和脫落。這也可以是滾珠或銷釘。由此，人們即把收縮張緊的高精度與閉鎖功能的優(yōu)點結(jié)合在一起。

圖1 Safe-Lock系統(tǒng)為一種針對切削時防刀具脫出
的鎖定系統(tǒng)， 圖中所示該系統(tǒng)在收縮狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)

圖2 Safe-Lock系統(tǒng)把收縮或其他卡盤與閉鎖型元件結(jié)合在一起

圖3 Power Shrink Chuck收縮卡盤有兩種型號：長型（a）和短型（b）。
它可以達到很高的表面質(zhì)量，并可以應(yīng)用在各種難切削的加工場合

刀具長度可調(diào)

         這還遠遠不夠。通過鍵槽的螺紋造型，對刀具的長度進行調(diào)節(jié)，夾持過程非常簡單。人們像以往一樣對卡盤進行加熱，再通過螺栓動作導入刀具。滾珠或銷釘在轉(zhuǎn)動過程中自行進入到鍵槽里。彈簧對無間隙的刀具附件進行支撐。幾秒鐘之后，夾持器冷卻下來，由此便建立起一種摩擦和閉鎖連接。

        Safe-Lock系統(tǒng)在歷經(jīng)內(nèi)外部的強化性測試之后，已經(jīng)充分證明了其實用性。但是，zui大和令人印象zui深刻的一次強度測試，是不久前在美國一家大型飛機制造廠的新的飛機元部件生產(chǎn)中進行的。在加工鈦金屬時，刀具從所有高精度的刀具夾持器的卡盤上脫出。這也導致了貴重工件的嚴重受損。隨即所選用Weldon夾持器卻達不到所需的精度，從而造成刀具使用壽命不足。因此，該生產(chǎn)部門負責人愿意試用帶有Safe-Lock系統(tǒng)的Haimer公司的Power Shrink Chuck新型收縮卡盤。在一臺帶有HSK-A-100接口的立式龍門銑床上，使用了一套Power-Shrink-Safe-Lock收縮卡盤，卡盤長120mm，并設(shè)有一個32mm的鉆孔。針對粗加工和精加工，都采用同一種鍍層的全硬金屬刀具，其有效切割長度為83mm。作為測試樣件，使用了一件苛刻的由鈦6AL4V材質(zhì)構(gòu)成的飛機部件。在試驗過程中，在設(shè)備主軸上對刀具刀尖的同圓度進行了測量（總的凸出長度：171mm）。在帶有Haimer公司的Safe-Lock系統(tǒng)的情況下，同圓度為0.005mm。在同等條件下使用另一家供應(yīng)廠商的Weldon夾持器時，其同圓度數(shù)值只達到0.05~0.08mm之間，比Power-Shrink-Safe-Lock卡盤的測量值差十倍。

       刀具脫出也不再是問題：由于采用Safe-Lock系統(tǒng)，刀具在整個加工過程中在卡盤上沒有出現(xiàn)移動現(xiàn)象。此次強度試驗的結(jié)果甚至超出了生產(chǎn)部門負責人的預期：由于采用Safe-Lock卡盤，刀具的使用壽命延長了兩倍多。在表面質(zhì)量方面，也存在著明顯的差異。不管是粗加工還是精加工，采用Safe-Lock卡盤系統(tǒng)之后，不會產(chǎn)生振動現(xiàn)象，因此也就不會出現(xiàn)波紋痕——這一點與Weldon卡盤正好相反。這種差異非常明顯。

Safe-Lock系統(tǒng)不僅只用于收縮卡盤

       Safe-Lock系統(tǒng)的原理并不受Haimer收縮卡盤的限制。它也可以被集成到夾鉗卡盤或液力膨脹卡盤上。由于Haimer公司對此已申請了，并想作為一種標準配置推薦給用戶，因此目前正在與刀具制造廠和其他刀具夾持器的供應(yīng)廠商進行合作。其經(jīng)驗和想法應(yīng)該會融入到對Safe-Lock系統(tǒng)的進一步優(yōu)化中去。

圖4 一種帶有銑刀、可左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的Weldon與Safe-Lock的組合裝置。

     Haimer公司開發(fā)出了一種結(jié)合Weldon卡盤和Safe-Lock系統(tǒng)、可針對各種苛刻加工條件使刀具標準化的技術(shù)方案。為了使刀具制造廠商能夠?qū)崿F(xiàn)較強的標準化，在將來，Weldon卡盤和Safe-Lock系統(tǒng)可以被結(jié)合在一起。兩種不同的刀具夾持和鎖緊方案對于刀具的制造廠商及其用戶來說，意味著對不同夾持技術(shù)的更靈活的應(yīng)用。通過在一個刀具上結(jié)合使用Weldon面和Safe-Lock鍵槽，實現(xiàn)了一種可靠的夾持技術(shù)與一種新型刀具鎖定技術(shù)的良好結(jié)合。