正确选用角度头
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角度头的构造和配置的种类是庞大的,但其典型的常用功能是:当某个工件不能被转换位置时,消除了必须采用另外的特别操作来接近这个工件的某个部位而可直接加工该工件。当遇到需加工一个工件的某个部位,但又不想重新去定位装夹工件以进行另一次加工,而又没有办法使得刀具可到达该部位时,用户可考虑请角度头供应商提供帮助。
角度头的构造和配置的种类是庞大的,但其典型的常用功能是:当某个工件不能被转换位置时,消除了必须采用另外的特别操作来接近这个工件的某个部位而可直接加工该工件。当遇到需加工一个工件的某个部位,但又不想重新去定位装夹工件以进行另一次加工,而又没有办法使得刀具可到达该部位时,用户可考虑请角度头供应商提供帮助。
供应多主轴头、角度头、转塔头和主轴调速器的OMG公司的总经理Mark Johnson说:“有时基于工件的几何特点或夹紧状况,你需要一个角度头来达到需要加工的部位以进行工件加工,例如工件内部的一个孔,在一个工件的孔的内部有许多需要加工的部位,而你只有用角度头刀具才能到达所要加工的部位并进行加工。”
角度头刀具的应用包括铣削、钻削和加工螺纹,零件的制造者们最常将其应用于3轴立式加工中心,角度头刀具也被用于5轴或更多轴的机床上。
Heimatec公司的总裁Preben Hansen注意到一些大的工件,例如模具和能源工业的一些工件,有着众多的内部需加工部位,机加工工作量非常大,非常需要添置一个角度头。他表示:“机床的主轴无法进入工件内部,使用者需要放电加工或一个角度头,两者取其一。”
他又补充说,先进的5轴机床使他想到角度头可能会成为机加工的遗产,“这里仍然有角度头的一个很好的市场,我们现正在扩展我们的供应,”Hasen说,他正见到更多的对那种可以接近小空间和那种能够处理大工件的角度头的需求,“我们正开发一条广泛标准的生产线,主要针对这方面的应用。”
在小的方面,Heimatec公司已有了可加工直径小至1英寸孔的角度头。
甚至当有了5轴加工机床、具有可一步完成一个工件的加工能力后,一般来说一台5轴加工中心机床的成本总是高于一台3轴加工中心机床,一个角度头加上一台3轴加工中心机床的加工方法将使工件的加工以较低的成本完成。
Koma 精密公司的总经理Frank Cerrito说:“用户会购买一台3轴加工中心机床再加上一个价值8000-10000美元的角度头,以此代替购买一台有同样加工能力但较贵的机床来完成同样的工件加工,所花费的成本却低得多。”低成本机床可能不会寿命很长,但是配置的工装成本可以在整个工作期间进行分摊。
角度头通常都是通过自动换刀装置在机床主轴上装卸。BIG 凯撒精密工具公司的角度头被设计成可通过大多数加工中心机床的换刀装置,它包括了专用的角度头,通常用于汽车制造业并设置成可用于长生产循环的专门角度。
图1 BIG凯撒公司的可调整角度头AGU90的输出可以以1°的增量进行调整,而全部的可调整范围是360°,可以提供任何所需的复合角度。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
图2 Koma精密公司的可补偿角度头用于在一个工件上切割一个键槽。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

除了通常是直角的固定角度的角度头,BIG 凯撒公司象其他公司一样,也提供标准通用角度头,可从0-90°无级调节。这种角度头可定位在径向任何位置,以便使用者可以形成所需要的复合角度。
一个可调整的角度头提供了角度头定位的通用性,以代替工件的定位,但是典型应用仅应用于轻负荷的加工,如精铣和钻削。
当一个角度头不得不非常长或很重,以致它不能依靠拉钉机构使用于自动换刀装置时,这时就需用法兰面来安装,或者采用螺栓联接于机床主轴端面。这些刀具中有的可能重达100磅,而其长度可长达30英寸。
当需用法兰面安装时,一个角度头厂商必须从机床厂商那儿获得主轴面的图纸,以便确定已经存在于机床上的螺栓孔的形式和尺寸,以制造能与该机床结构相匹配的角度头,因为不可能在机床主轴面上钻孔或攻丝,因此用户这时需要一个专用的角度头。
然而,这类极端的情况是很少的。Koma公司的Cerrito说:“我们销售100个可适用于自动换刀的角度头,才会遇到一个需要法兰面安装的角度头需求,这仅适用于专机的情况,没有这么多人会承受一台机床只用来进行一种工序。”
Koma公司提供带有心轴的艾伯蒂角度头主轴,这是当切削负荷高的时候用。对于这种工况应用,Heimatec公司和其他供应商提供一种三点支撑的系统。三个销子包括停止臂,被安装到角度头上,它们围绕着锥面外围成120°分布,当自动换刀装置将这个角度头装入主轴的时候,这些销子会压在主轴面上。这是一种介于通常的角度头和需用螺栓安装的角度头之间的产品。
除了这种带有一个扭力臂和两个销子面对面接触的三块式系统,OMG公司还提供四块式系统安排。这种四块式系统本质上与三块式系统相同,但是它有三个面对面的销子接触,“这种设计提供了更好的稳定性,更高的安装刚性,特别适用于进行重铣削的加工。
图3 OMG公司为其角度头,如用于铣削一个铸铁泵体的36kg(79.4磅)重的这样的角度头,提供四块系统,其有三个面对面接触销和一个扭力臂。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
图4 BIG凯撒公司的细长驱动、固定90°的角度头有一个模块化设计,不同输出的头可以被装在上面以提供所需的间隙和到达小至1.181英寸的孔内部。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)

图5 OMG公司提供一个专门的可调整的角度头,其带有BT50刀柄,一个ABS25输出轴和一个具有6:1比率的主轴调速器。其最大输出速度是15000r/min。(鼠标悬浮窗口放大,单击查看放大全图)
虽然这两种系统都不可能通过自动换刀装置换刀,但是有可能将此种角度头从一个吊架上定位到工作台上,而不需要用人力进行装卸。
虽然有角度头可以通过液压来驱动(如来自于Eltool公司的Titespot角度头),但绝大多数角度头还是通过齿轮驱动的,可达到15000r/min或者当配置有主轴调速器时可达到更高的速度。
另一种选择是BIG公司的恒速联接。恒速联接直接驱动使用户可以获得刚性的主轴输出,可以进行更精密的钻削加工、刚性攻丝和更高效的铣削。一个带有恒速联接的角度头比可调速角度头轻25%,而成本低15%。在可调速角度头的全系列范围内都有这种角度头供货,但是与可调速角度头可从0°变至90°不同,这种角度头的角度变动范围仅在0-30°之间。Miller说:“多数角度头的应用范围也就在0-30°之间,这是由于恒速联接的限制,需要在0-90°之间的任意角度可变的已经是一定程度上的专用化了。”
由于工件不断复杂化,角度头也随着用户更专门化的需求来实现更复杂的应用。Cerrito注意到80%-90%的Koma公司销售的角度头过去都是标准化的,但到今天已经变成只有60%是标准化的了。Koma公司提供的每一种专门化角度头都是为了满足将其探入工件内的需求,不管这个刀具是需要接近工件内壁或底部或是需绕过什么物体,简单地说就是刀具无法直线前进到达加工部位。每个应用都需要充分的信息来确定采用哪一种角度头,是标准的还是专用的,或是在标准角度头上进行某种修改,才能完成所需要的工作。当在线订购已经可以帮助流水线进行处理时,它还是不能仅停留在那里。Cerrito说:“我们的确需要客户在线填一些表格以便我们能开始工作,但是几乎每一次我们都必须和顾客接触,以便确认我们为客户的应用选择了正确的角度头。”
OMG公司的Johnson同意此观点:“如果某个人要求提供一个小刀柄的大角度头的时候,我们就必须找出客户正在寻找的究竟是什么产品,因为有时候人们只是在计划加工时想尝试对于机床来说是超尺寸的某些特殊做法。从客户那儿获取所有相关的信息非常重要,以确保我们提供给客户的是进行所需加工的合适的角度头。”
原载:工具技术
上载于:2016-10-14 15:10:12

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