车削中心及动力刀座 车削中心(另称为车铣复合机,车铣中心)一般是采用由固定刀座完成工件的外 圆,端面及钻中心孔,镗、绞等工艺,而由动力刀塔上的动力刀座与主轴的 C 轴功能配合,完成工件的铣削,钻孔,攻丝,滚齿,轧花等功能。适合在车削中 心上完成的工件是: 1:要求一次装夹,完成全部加工,以保证工件精度。 2:工件以车削为主(60%~95%),铣削等为辅(5%~40%)。 车削中心的形式 常见的是卧式的,也有立式的,还有倒立式的。 单主轴,单刀塔(上刀塔 T),刀塔分为带 Y 轴和不带 Y 轴,目前以不带 Y 轴的 居多。 双主轴(带副主轴 S),单刀塔 双主轴 双刀塔,甚至三刀塔。 刀塔还分为盘式刀塔(Disc Turret)和星形刀塔(Star Turret) 盘式刀塔(Disc Turret):刀座装在刀盘的轴面上,是最早出现的,刀塔形式, 在单主轴单刀塔的车削中心上常用。.局限性,刀具之间容易相互干涉,可加工 的工件直径尺寸较小。不适于副主轴的上背向加工。 星形刀塔(Star Turret)刀座安装在刀盘的圆周上,呈星形分布,这是一种新 型的刀塔结构,它克服了传统的盘式刀塔的限制,刀具之间相隔比较远,干涉小, 同等的刀盘直径,可加工的工件直径增大 20%~40%,同时它也适合完成副主轴上 工件的背向加工。这种形式的刀塔在双主轴,多刀塔的车削中心上广泛采用。是 今后发展的趋势。

  刀塔和刀座之间的接口方式也主要分 VDI(DIN69880)和 BMT(Bolt-on,螺栓紧固) 两种。 VDI 接口,是通过一个斜锲与刀座尾部的锯齿啮合,将刀座固定在刀塔上的方式, 出现得比较早,能够实现刀座在刀塔上的快速更快,接口标准统一,生产厂家多, 但接口的刚性和重复定位精度已成为制约动力刀座的瓶颈。 BMT 接口,是用四根螺栓将刀座与刀塔固定,刚性强,重复定位精度高。但刀座 更换相对比较麻烦,另这种接口出现时间较晚,目前还没有统一的标准,各个厂 家都有各自不同的 BMT 接口。不能互换。生产的厂家还比较少。

  动力刀座的分类 根据结构和外形:0°(直柄)、90°(直角)、直角后缩(又称位短式)、其 他特殊结构刀座 根据冷却方式分:外冷、外冷+内冷(中心冷) 根据输入输出转速比:等速、升速、降速

  目前动力刀座使用中遇到的问题 1:动力刀座刚性不够,重复定位精度低,工艺转换时,调整时间长,造成机床 利用效率低下。 2:动力刀座只能用 ER 弹簧夹头夹持工具,由于 ER 夹头带来的误差叠加,造成 刀座加工精度受限。另外,由于 ER 夹头的夹紧力有限,夹持 Ø16 以上的刀杆时, 刀具容易打滑,刀尖的跳动也比较大。对于刀具寿命和加工效率而言无疑是个很 重要的瓶颈。另外,ER 夹头了夹持的刀具类型很有限,只能进行简单的钻,铣

  等操作。客户需要另外购买专用的面铣刀动力刀座等,刀座投资大。如何解决 ER 夹头带来的问题。扩展动力刀座的使用范围,并做到“一座多能”,是各大 动力刀座生产商积极寻求解决方案的方向。

  考察评价动力刀座的指标 转速:反映刀座的加工效率 扭矩:考察刀座能承载的切削力。影响铣削深度,钻孔,攻丝直径等指标。动力 刀座所采用的轴承类型对扭矩影响很大。一般采用角接触球轴承,耐过载能力较 差,容易在球表面形成死点,导致动力刀座精度降低。现在也有厂家采用双圆锥 滚子轴承,其负载能力大大加强,但同时要解决好转速和噪音和温升问题,就要 求动力刀座腔体的精度和装配的精度非常高,才能保证高转速、大扭矩、温升和 噪音控制等目标的同时实现。 刚性:是机床—刀塔-刀座-刀杆-刀片-工件整个刀链系统上的重要环节。直 接决定刀链系统的刚性。 精度:刀座自身的精度:轴向跳动,径向跳动,心轴的位置精度,平行度等 刀座在刀塔上的定位精度和重复定位精度。分别反映刀座在刀塔安装位置的精度 和重复拆装后的定位精度,分别影响工件的加工精度和机床的调整时间。 使用寿命:动力刀座是车削中心上使用得非常频繁的功能部件,其使用寿命刀座 本身的制造质量以及与后期正确的使用方法及合理的保养十分有关。 温升:刀座工作时温度升高的程度。 噪音:刀座旋转时的噪音,反映心轴和轴承的旋转振动。 接口的灵活性:希望能除了用弹簧夹头以外,能有其他多种类型的接柄连接刀具。

  动力刀座的三个发展阶段 动力刀座从诞生发展到现在有了几十年的历史,其发展经历了三代。 第一代动力刀座,分体式的,其尾部和刀座本体通过四个螺栓连接,这样制造装 配比较容易,但刀座的刚性不强,精度不高。扭矩也较小,转速低,不超过 3000rpm,冷却方式也只能有外冷。密封性差,容易发生冷却液渗漏,造成刀座 内部损坏。这是早期的动力刀座产品,目前用在入门级的车削中心上。 第二代动力刀座:整体式的,整个刀座本体是一个整体,这样制造装配难度加大, 但刀座的刚性和精度大大提高,扭矩增大。转速提高到 6000rpm, 有中心冷功能。 这是目前市场上存在最多的动力刀座。它只能采用 ER 弹簧夹头,夹持钻头,立 铣刀等刀具,可加工的范围比较窄,同时由于 ER 夹头的限制,刀链系统的整个 刚性和精度很难提高。这成为制约动力刀座发挥功能的最后瓶颈。 第三代动力刀座: 针对第二代刀座的不足,在保持刀链系统的刚性和精度基础上,增加一种 PRECI-FLEX 精灵快换系统接口,这种接口是一种刚性连接接口,采用了短锥和 平面的配合定位,具有很高的精度(重复定位精度小于 5μm),并且具有极高的 刚性。更可贵的是这种接柄的锥度是 DIN6499 的和 ER 弹簧夹头的锥度相同,这 样能够保证弹簧夹头在这种接口的刀座上能继续使用,保护了客户的已有投资。 第三代带快换接口的刀座的出现,快换接柄的刚性和高精度连接替代了 ER 夹头 的柔性连接,使得整个刀链系统的瓶颈被打破,整个刀链系统的精度和刚性大大

  提高。同时也使得动力刀座“一座多能”,能够快速精确地实现钻、立铣,面铣、 绞,磨等功能的转换,大大扩展了已有刀座的加工范围,可以发挥出与小型加工 中心主轴相当的功效,并且有效地降低昂贵的刀座固定投资。这将成为未来动力 刀座发展的方向。

  PRECI-FLEX 快换系统-第三代动力刀座的代表 PRECI-FLEX 快换系统由德国瑞品有限公司(ESA EPPINGER GmbH)开发并获得专 利的技术。德国瑞品有限公司是一家世界领先的车削中心动力刀座专业生产商, 德国瑞品的动力刀座具有如下特点: 刀座采用整体式设计,刀座刚性好,精度高。 采用带预紧的双圆锥滚子轴承,交采用角接触球轴承的刀座有更大的过负载能力 和较长的寿命。 PRECI-FLEX 快换接口可以兼容 ER 夹头,第三代动力刀座可以兼容第二代刀座, 既可以保护客户先前的投资,又能兼顾今后的技术拓展。 这种接口的动力刀座在德马吉,哈挺,哈斯,斗山,马扎克,大隈,因代克斯, 斯宾纳,肖布林等世界知名的车削中心上均已得到成功应用。 通过降低机床停机时间,改善切削参数,延长刀具寿命,降低废品率,减少动力 刀座的投资等方面帮客户降低成本,可以使单件的成本下降 20%。

  对于 VDI 接口的动力刀座,在一次调整后,工艺转换时,无需将刀座频繁拆装, 只需要更换 PRECI-FLEX 精灵接柄,速度快,精度高,避免了重复调整动力刀座 的带来的长时间的机床停机。大大提高了生产效率,降低了单件成本。 对于 BMT 接口的动力刀座,刀座拆装耗时长,现在同样不须更换刀座本体,只需 要简单更换前端接柄即可。 同时,这种接柄可以离线对刀,在一台集中的对刀仪上完成所有刀具刀长的设定, 并可实时地将刀长参数通过网络发送到相应的车削中心上,在更换工序时,操作 工人只需简单地将已经安装好刀具的 PRECI-FLEX 精灵接柄换装到对应刀位的动 力刀座上,马上就可以开始下一工序的加工。大大降低机床停机和刀座对刀调整 时间。同时一台对刀仪可以同时为多台车削中心提供对刀服务。这种现代化的生 产方式,对于需要提高生产效率,降低固定投资的客户而言,具有很大的吸引力。 目前越来越多的机床用户开始引进这种信息化、集约化、自动化的生产组织模式。

  特殊的动力刀座 假 Y 轴动力刀座 对于没有 Y 轴的车削中心,有时会遇到偏离主轴中心的钻孔,铣槽,铣平面等工 艺,我们可以采用假 Y 轴动力刀座,可手动地调节刀具的加工平面,将其沿 Y 轴方向平移某个特定的数值,并完成相应的加工。 Y 轴方向偏移刀座 对于 Y 轴方向行程不够的情况下,采用 Y 轴方向偏移刀座可以补偿 Y 轴行程。 内环键槽加工刀座 以往此种工件需要在插床或拉床上完成,现在只需这种刀座可以轻松完成。 滚齿刀座

  对于轴类零件,有很小一段的直齿需要加工的情况下,采用滚齿刀座可以一次性 地完成加工,适合于加工模数小于 2 的齿形。 U钻 采用内冷的动力刀座,配合带内冷的快换接柄,可以实现 U 钻。 可调角度刀座 用于加工不同角度的斜 车削中心及动力刀座 车削中心(另称为车铣复合机,车铣中心)一般是采用由固定刀座完成工件的外 圆,端面及钻中心孔,镗、绞等工艺,而由动力刀塔上的动力刀座与主轴的 C 轴功能配合,完成工件的铣削,钻孔,攻丝,滚齿,轧花等功能。适合在车削中 心上完成的工件是: 1:要求一次装夹,完成全部加工,以保证工件精度。 2:工件以车削为主(60%~95%),铣削等为辅(5%~40%)。 车削中心的形式 常见的是卧式的,也有立式的,还有倒立式的。 单主轴,单刀塔(上刀塔 T),刀塔分为带 Y 轴和不带 Y 轴,目前以不带 Y 轴的 居多。 双主轴(带副主轴 S),单刀塔 双主轴 双刀塔,甚至三刀塔。 刀塔还分为盘式刀塔(Disc Turret)和星形刀塔(Star Turret) 盘式刀塔(Disc Turret):刀座装在刀盘的轴面上,是最早出现的,刀塔形式, 在单主轴单刀塔的车削中心上常用。.局限性,刀具之间容易相互干涉,可加工 的工件直径尺寸较小。不适于副主轴的上背向加工。 星形刀塔(Star Turret)刀座安装在刀盘的圆周上,呈星形分布,这是一种新 型的刀塔结构,它克服了传统的盘式刀塔的限制,刀具之间相隔比较远,干涉小, 同等的刀盘直径,可加工的工件直径增大 20%~40%,同时它也适合完成副主轴上 工件的背向加工。这种形式的刀塔在双主轴,多刀塔的车削中心上广泛采用。是 今后发展的趋势。

  刀塔和刀座之间的接口方式也主要分 VDI(DIN69880)和 BMT(Bolt-on,螺栓紧固) 两种。 VDI 接口,是通过一个斜锲与刀座尾部的锯齿啮合,将刀座固定在刀塔上的方式, 出现得比较早,能够实现刀座在刀塔上的快速更快,接口标准统一,生产厂家多, 但接口的刚性和重复定位精度已成为制约动力刀座的瓶颈。 BMT 接口,是用四根螺栓将刀座与刀塔固定,刚性强,重复定位精度高。但刀座 更换相对比较麻烦,另这种接口出现时间较晚,目前还没有统一的标准,各个厂 家都有各自不同的 BMT 接口。不能互换。生产的厂家还比较少。

  动力刀座的分类 根据结构和外形:0°(直柄)、90°(直角)、直角后缩(又称位短式)、其 他特殊结构刀座 根据冷却方式分:外冷、外冷+内冷(中心冷) 根据输入输出转速比:等速、升速、降速

  1:动力刀座刚性不够,重复定位精度低,工艺转换时,调整时间长,造成机床 利用效率低下。 2:动力刀座只能用 ER 弹簧夹头夹持工具,由于 ER 夹头带来的误差叠加,造成 刀座加工精度受限。另外,由于 ER 夹头的夹紧力有限,夹持 Ø16 以上的刀杆时, 刀具容易打滑,刀尖的跳动也比较大。对于刀具寿命和加工效率而言无疑是个很 重要的瓶颈。另外,ER 夹头了夹持的刀具类型很有限,只能进行简单的钻,铣 等操作。客户需要另外购买专用的面铣刀动力刀座等,刀座投资大。如何解决 ER 夹头带来的问题。扩展动力刀座的使用范围,并做到“一座多能”,是各大 动力刀座生产商积极寻求解决方案的方向。

  考察评价动力刀座的指标 转速:反映刀座的加工效率 扭矩:考察刀座能承载的切削力。影响铣削深度,钻孔,攻丝直径等指标。动力 刀座所采用的轴承类型对扭矩影响很大。一般采用角接触球轴承,耐过载能力较 差,容易在球表面形成死点,导致动力刀座精度降低。现在也有厂家采用双圆锥 滚子轴承,其负载能力大大加强,但同时要解决好转速和噪音和温升问题,就要 求动力刀座腔体的精度和装配的精度非常高,才能保证高转速、大扭矩、温升和 噪音控制等目标的同时实现。 刚性:是机床—刀塔-刀座-刀杆-刀片-工件整个刀链系统上的重要环节。直 接决定刀链系统的刚性。 精度:刀座自身的精度:轴向跳动,径向跳动,心轴的位置精度,平行度等 刀座在刀塔上的定位精度和重复定位精度。分别反映刀座在刀塔安装位置的精度 和重复拆装后的定位精度,分别影响工件的加工精度和机床的调整时间。 使用寿命:动力刀座是车削中心上使用得非常频繁的功能部件,其使用寿命刀座 本身的制造质量以及与后期正确的使用方法及合理的保养十分有关。 温升:刀座工作时温度升高的程度。 噪音:刀座旋转时的噪音,反映心轴和轴承的旋转振动。 接口的灵活性:希望能除了用弹簧夹头以外,能有其他多种类型的接柄连接刀具。

  动力刀座的三个发展阶段 动力刀座从诞生发展到现在有了几十年的历史,其发展经历了三代。 第一代动力刀座,分体式的,其尾部和刀座本体通过四个螺栓连接,这样制造装 配比较容易,但刀座的刚性不强,精度不高。扭矩也较小,转速低,不超过 3000rpm,冷却方式也只能有外冷。密封性差,容易发生冷却液渗漏,造成刀座 内部损坏。这是早期的动力刀座产品,目前用在入门级的车削中心上。 第二代动力刀座:整体式的,整个刀座本体是一个整体,这样制造装配难度加大, 但刀座的刚性和精度大大提高,扭矩增大。转速提高到 6000rpm, 有中心冷功能。 这是目前市场上存在最多的动力刀座。它只能采用 ER 弹簧夹头,夹持钻头,立 铣刀等刀具,可加工的范围比较窄,同时由于 ER 夹头的限制,刀链系统的整个 刚性和精度很难提高。这成为制约动力刀座发挥功能的最后瓶颈。 第三代动力刀座:

  针对第二代刀座的不足,在保持刀链系统的刚性和精度基础上,增加一种 PRECI-FLEX 精灵快换系统接口,这种接口是一种刚性连接接口,采用了短锥和 平面的配合定位,具有很高的精度(重复定位精度小于 5μm),并且具有极高的 刚性。更可贵的是这种接柄的锥度是 DIN6499 的和 ER 弹簧夹头的锥度相同,这 样能够保证弹簧夹头在这种接口的刀座上能继续使用,保护了客户的已有投资。 第三代带快换接口的刀座的出现,快换接柄的刚性和高精度连接替代了 ER 夹头 的柔性连接,使得整个刀链系统的瓶颈被打破,整个刀链系统的精度和刚性大大 提高。同时也使得动力刀座“一座多能”,能够快速精确地实现钻、立铣,面铣、 绞,磨等功能的转换,大大扩展了已有刀座的加工范围,可以发挥出与小型加工 中心主轴相当的功效,并且有效地降低昂贵的刀座固定投资。这将成为未来动力 刀座发展的方向。

  PRECI-FLEX 快换系统-第三代动力刀座的代表 PRECI-FLEX 快换系统由德国瑞品有限公司(ESA EPPINGER GmbH)开发并获得专 利的技术。德国瑞品有限公司是一家世界领先的车削中心动力刀座专业生产商, 德国瑞品的动力刀座具有如下特点: 刀座采用整体式设计,刀座刚性好,精度高。 采用带预紧的双圆锥滚子轴承,交采用角接触球轴承的刀座有更大的过负载能力 和较长的寿命。 PRECI-FLEX 快换接口可以兼容 ER 夹头,第三代动力刀座可以兼容第二代刀座, 既可以保护客户先前的投资,又能兼顾今后的技术拓展。 这种接口的动力刀座在德马吉,哈挺,哈斯,斗山,马扎克,大隈,因代克斯, 斯宾纳,肖布林等世界知名的车削中心上均已得到成功应用。 通过降低机床停机时间,改善切削参数,延长刀具寿命,降低废品率,减少动力 刀座的投资等方面帮客户降低成本,可以使单件的成本下降 20%。

  对于 VDI 接口的动力刀座,在一次调整后,工艺转换时,无需将刀座频繁拆装, 只需要更换 PRECI-FLEX 精灵接柄,速度快,精度高,避免了重复调整动力刀座 的带来的长时间的机床停机。大大提高了生产效率,降低了单件成本。 对于 BMT 接口的动力刀座,刀座拆装耗时长,现在同样不须更换刀座本体,只需 要简单更换前端接柄即可。 同时,这种接柄可以离线对刀,在一台集中的对刀仪上完成所有刀具刀长的设定, 并可实时地将刀长参数通过网络发送到相应的车削中心上,在更换工序时,操作 工人只需简单地将已经安装好刀具的 PRECI-FLEX 精灵接柄换装到对应刀位的动 力刀座上,马上就可以开始下一工序的加工。大大降低机床停机和刀座对刀调整 时间。同时一台对刀仪可以同时为多台车削中心提供对刀服务。这种现代化的生 产方式,对于需要提高生产效率,降低固定投资的客户而言,具有很大的吸引力。 目前越来越多的机床用户开始引进这种信息化、集约化、自动化的生产组织模式。

  对于没有 Y 轴的车削中心,有时会遇到偏离主轴中心的钻孔,铣槽,铣平面等工 艺,我们可以采用假 Y 轴动力刀座,可手动地调节刀具的加工平面,将其沿 Y 轴方向平移某个特定的数值,并完成相应的加工。 Y 轴方向偏移刀座 对于 Y 轴方向行程不够的情况下,采用 Y 轴方向偏移刀座可以补偿 Y 轴行程。 内环键槽加工刀座 以往此种工件需要在插床或拉床上完成,现在只需这种刀座可以轻松完成。 滚齿刀座 对于轴类零件,有很小一段的直齿需要加工的情况下,采用滚齿刀座可以一次性 地完成加工,适合于加工模数小于 2 的齿形。 U钻 采用内冷的动力刀座,配合带内冷的快换接柄,可以实现 U 钻。 可调角度刀座 用于加工不同角度的斜孔 锯片铣刀刀座 双头刀座及多头刀座 孔 锯片铣刀刀座 双头刀座及多头刀座

  用于安装在动力刀塔上的动力刀座能使一台车削中心实现加工中心的功能。在安 装了本公司的快换接柄以后,在传输的扭力及