刀具夾持力
夾持力是指刀柄對刀具的夾持力量,通常會以Nm牛頓米來衡量,越高代表越能握緊刀具,若在切削條件較嚴苛之下,造成滑移或鬆脫就稱為「掉刀」,因此在不同的切削條件下,要配合不同的夾持力量,才能確保加工品質與刀具、機台主軸的壽命。
在千變萬化的刀具種類中,有各種不同的刀徑以及應對的加工材料,並且還須符合機床設備的有效剛性、電機匹配、自然頻率的迴避,透過智慧刀把可以有明確直觀的數據呈現,不須再辛苦地盯著加工過程,也能從切削力的增長幅度得知刀具的鎖緊扭力該增加多少,或是更換不同的夾持方式。
夾持力是指刀柄對刀具的夾持力量,通常會以Nm牛頓米來衡量,越高代表越能握緊刀具,若在切削條件較嚴苛之下,造成滑移或鬆脫就稱為「掉刀」,因此在不同的切削條件下,要配合不同的夾持力量,才能確保加工品質與刀具、機台主軸的壽命。
首先需要考量幾個條件,以筒夾式刀把為例,不同的筒夾規格應對不同的刀徑,也有應對的鎖緊扭力,但又會依刀具本身所切削的材料特性配合機床剛性與轉速,有不同應對的鎖緊扭力,若只是一昧的講求「鎖到最緊」,則會傷害刀把的結構,切削品質也不會因此提升,刀把鎖得太緊會造成牙部的快速耗損,筒夾緊縮變形的應力集中,會從接觸表面直接傷害精度,也會發現鎖得太緊刀具偏擺只會更差,因此善用扭力板手為第一要件。
以下圖為例,切削的模型從左到右前四張圖切削狀態看似平穩,唯有第三張可能有顫振現象,而第五張則發現突然有力量過載的情形,此時刀具實際上已黏在工件上,可能為刀具夾持力不夠而產生打滑與摩擦焊接。
下圖中,圈起來的部分,一直是在大切削量下最令人擔心的地方,智慧刀把能夠在此現象發生前預防設備斷刀或輕微撞機的可能,來看看在刀具打滑之前發生了什麼現象?
事實上,刀具在切削的過程中,即使是平穩的,智慧刀把已偵測到刀具在過程中逐漸打滑,從上圖三個極座標圖中可以知道,刀具模型的十字中心線已經開始旋轉,這個轉動是刀具與刀把之間的打滑移動,因此造成極座標圖的模型改變,可想而知,切削的過程當中不僅面粗度不佳,也有異常振動,使刀具溫度急速上升,直到刀具斷在工件上,這些過程都有明確直觀的數據呈現,不須再辛苦地盯著加工過程,也能夠透過切削力的增長幅度得知刀具的鎖緊扭力該增加多少,或是更換不同的夾持方式。