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)合起來可獲得完美的表面加工效果
無論是鐘表行業(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，人們無不尋求有效方法來優(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。每個工件的機(jī)加工時間可能長達(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、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)驗豐富的用戶都贊嘆不已。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)院開展的靜壓氣體表面誘導(dǎo)超精密機(jī)加工系列測試表明，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。過去，高光澤度塑料件注模需要先銑削然后通過復(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：可大幅度縮短精加工時間，同時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)合起來可產(chǎn)生非常好的效果
無磨損夾緊
諸如筒夾刀柄或熱縮刀柄之類的常規(guī)刀具夾持系統(tǒng)，通常無法完成此類高要求的機(jī)加工任務(wù)。用戶常常反饋出現(xiàn)顫動擦痕、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)版專利技術(shù)，其跳動與重復(fù)精度也可達(dá)到小于0.003?mm，其伸出長度達(dá)2.5×D，在25?000?r/min下的平衡等級達(dá)到G2.5。因為TRIBOS應(yīng)力鎖緊式刀柄(簡稱三角刀柄)沒有活動件，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需維修并且不會磨損。即便進(jìn)行幾千次的夾持設(shè)置之后，都不會出現(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)類型，在轉(zhuǎn)速為205?000?r/min的條件下，對所有適用于刀具柄部質(zhì)量等級為h6的刀柄進(jìn)行了測試。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，雄克最近已開始擴(kuò)大其標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線，并將超細(xì)平衡雄克TRIBOS三角刀柄包含在內(nèi)。并且也開始推出帶有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。
圖3 超細(xì)平衡版的雄克TRIBOS RM精密刀柄，在60 000 r/min轉(zhuǎn)速下的平衡等級達(dá)G0.3
大切削量加工中的顫動擦痕減少
卡爾斯魯厄生產(chǎn)技術(shù)wbk研究所在研究中確認(rèn)，刀柄也會對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。在幾個機(jī)床上的全凹槽和半凹槽銑削中對不同的刀柄進(jìn)行了測試。測試結(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，表面質(zhì)量更佳。即便是在相同的表面條件下，也可實現(xiàn)更高的切削速率和進(jìn)給速率。
對5軸加工起到了雙重作用
對于高精度5軸加工，可將雄克TENDO E compact液壓刀柄和雄克加長桿結(jié)合起來，形成極具效率的夾持單元。液壓刀柄能夠有效緩解機(jī)加工過程中的振動情況，為加長桿提供強(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，可保護(hù)刀具的刀刃，延長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常用的內(nèi)六角扳手就可完成穩(wěn)定換刀。對于TRIBOS SVL，一個簡單的手動夾緊裝置就已足夠，在幾秒之內(nèi)就可完成整個夾緊過程，這些夾緊裝置均無需維護(hù)，并且對雜質(zhì)不敏感。