液压夹紧轴套如何在木材加工设备中应用

随着木材工业的发展, 企业对四面刨精度和生产能力的要求越来越高。一些四面刨进给速度在80m /m in以上, 高速四面刨进给速度可达350m /min, 刀轴转速高达20000~ 30000 r/min, 而高速切削技术发展与运用是当今木材加工领域的重要发展趋势。增加刀轴转速, 提高进给速度是当前以回转方式进行切削加工设备的主要发展特点之一。在如此高的旋转和进给速度下, 设备上使用的刀具系统必须要具备良好的性能要求以保证每个刀齿均衡切削和光滑的产品表面, 这些都对刀具系统提出了更高的要求。一要消除刀具和刀轴的配合间隙。二要解决装刀卡套刚性不足的问题。三要满足高转速的要求, 同时要求装刀卡套结构小、质量轻、刚性好、转速高(如图1 所示)。 图1 液压夹紧轴套示意图

液压夹紧轴套是目前高速木材加工设备上普遍采用的刀具装夹技术。由于具有极高的夹持回转精度、重复定位精度、优良的动平衡和阻尼减振性能, 液压夹紧轴套能够适应极高的转速和进给速度, 可以显著地提高加工精度、改善加工表面质量和延长刀具的耐用度, 可应用于任意以回转方式切削的木材加工设备上, 如板式家具的双端铣、CNC加工中心、多锯片圆锯机及高速四面刨等。
对于木工刀具液压夹紧系统的研究, 国内尚属空白。国外目前只有瑞典ETP公司一家, 而且开发的木工刀具液压夹紧装置结构多为单腔体, 仅液压轴套内壁与机床主轴的连接部分具有液压夹紧功能, 刀具与液压轴套外壁的连接不是液压夹紧而是依靠销钉锁紧。这种装置不足之处是对刀调节较困难, 每次装拆刀具时都需将刀具连同夹紧装置一起进行, 对操作人员的要求较高。针对这一问题, 瑞典ETP公司开发出具有快速换刀结构的液压夹紧轴套。这种装置能实现快速装夹, 但由于其结构仍为单腔体,在实际应用时主要进行粗切削加工。至于理论研究方面, 目前还没有形成文献。
国内目前已有几十家地板厂引进了一些木工刀具液压夹紧装置, 但由于成本原因, 应用范围仅限于三氧化二铝强化地板快速生产线的刀具、高速四面刨的刀具、薄锯路圆锯片等方面。除了南京林业大学曹平祥博士对木工刀具液压夹紧装置的原理及应用作了介绍外, 目前也未见其他相关文献。
图2 液压夹紧轴套结构示意图国内研究人员正在针对快速液压装夹系统进行研制。该系统具有两部分功能: 施压卸载和快速装卸刀具。施压卸载部分的结构为双腔体, 利用液压介质使腔壁产生变形来分别对电机主轴和刀具进行定心夹紧作用。快速装卸刀具部分是利用气能和机械能对刀具进行装卸作用。该系统操作方式简单灵活, 对操作人员没有特殊的要求, 且完全具有国外同类产品的优点, 目前已经取得了巨大进展。
图2 液压夹紧轴套结构示意图
液压夹紧套的内部有一空腔(如图2所示) , 充满了液压油或油脂。施压时, 液压轴套内壁膨胀, 均匀地包紧刀轴, 完全消除了刀具和刀轴的配合间隙, 保证了刀具回转中心和刀具旋转轴线一致, 减小了刀齿的径向跳动,保证所有刀齿均衡参加切削。

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