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    如何運用數據得到最好的刀具夾持力

    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。

    Introduction
    介紹說明

    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。

    夾持力的重要性

    • 保護機台主軸壽命:若夾持力不合適,又是條件嚴苛的加工容易引起大震動,而這樣的震動對前端軸承會有明顯的傷害,對精度也會有影響,這樣的情況有可能會造成損壞,也會有維修與停機的成本產生。


    • 加工面粗度與精度:在保持相同條件下,當夾持力錯誤時,會向上述提及的造成面粗度或精度不佳,甚至會造成切削力量過大而有掉刀的情形,最終導致機器損壞。


    • 保護與延長刀具壽命:當刀具對應到不相應的夾持力,就會加速磨損的速度,甚至造成整支刀具無法使用,詳可見下方例子。

    刀具鎖緊扭力的條件

    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。

    扭力板手要設定多少扭力值才合理?鎖緊力會不會不夠?

    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。

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    photo by攝影師:cottonbro,連結:Pexels

    參考資訊 普慧

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