車削中心及動力刀座

車削中心（另稱為車銑復合機，車銑中心）一般是采用由固定刀座完成工件的外圓，端面及鉆中心孔，鏜、絞等工藝，而由動力刀塔上的動力刀座與主軸的C軸功能配合，完成工件的銑削，鉆孔，攻絲，滾齒，軋花等功能。適合在車削中心上完成的工件是：

１：要求一次裝夾，完成全部加工，以保證工件精度。

２：工件以車削為主（60%~95%）,銑削等為輔（5%~40%）。

車削中心的形式　常見的是臥式的，也有立式的，還有倒立式的。

單主軸，單刀塔（上刀塔T），刀塔分為帶Y軸和不帶Y軸，目前以不帶Y軸的居多。

雙主軸（帶副主軸S）,單刀塔

雙主軸　雙刀塔，甚至三刀塔。

刀塔還分為盤式刀塔（Disc Turret）和星形刀塔（Star Turret）

盤式刀塔（Disc Turret）:刀座裝在刀盤的軸面上，是最早出現的，刀塔形式，在單主軸單刀塔的車削中心上常用。.局限性，刀具之間容易相互干涉，可加工的工件直徑尺寸較小。不適于副主軸的上背向加工。

星形刀塔（Star Turret）刀座安裝在刀盤的圓周上，呈星形分布，這是一種新型的刀塔結構，它克服了傳統的盤式刀塔的限制，刀具之間相隔比較遠，干涉小，同等的刀盤直徑，可加工的工件直徑增大20%~40%,同時它也適合完成副主軸上工件的背向加工。這種形式的刀塔在雙主軸，多刀塔的車削中心上廣泛采用。是今后發展的趨勢。

 

刀塔和刀座之間的接口方式也主要分VDI（DIN69880）和BMT(Bolt-on,螺栓緊固)兩種。

VDI接口，是通過一個斜鍥與刀座尾部的鋸齒嚙合，將刀座固定在刀塔上的方式，出現得比較早，能夠實現刀座在刀塔上的快速更快，接口標準統一，生產廠家多，但接口的剛性和重復定位精度已成為制約動力刀座的瓶頸。

BMT接口，是用四根螺栓將刀座與刀塔固定，剛性強，重復定位精度高。但刀座更換相對比較麻煩，另這種接口出現時間較晚，目前還沒有統一的標準，各個廠家都有各自不同的BMT接口。不能互換。生產的廠家還比較少。

 

動力刀座的分類

根據結構和外形：0°（直柄）、90°（直角）、直角后縮（又稱位短式）、其他特殊結構刀座

根據冷卻方式分：外冷、外冷＋內冷（中心冷）

根據輸入輸出轉速比：等速、升速、降速

 

目前動力刀座使用中遇到的問題

１：動力刀座剛性不夠，重復定位精度低，工藝轉換時，調整時間長，造成機床利用效率低下。

２：動力刀座只能用ER彈簧夾頭夾持工具，由于ER夾頭帶來的誤差疊加，造成刀座加工精度受限。另外，由于ER夾頭的夾緊力有限，夾持Ø16以上的刀桿時，刀具容易打滑，刀尖的跳動也比較大。對于刀具壽命和加工效率而言無疑是個很重要的瓶頸。另外，ER夾頭了夾持的刀具類型很有限，只能進行簡單的鉆，銑等操作。客戶需要另外購買專用的面銑刀動力刀座等，刀座投資大。如何解決ER夾頭帶來的問題。擴展動力刀座的使用范圍，并做到“一座多能”，是各大動力刀座生產商積極尋求解決方案的方向。

 

 

考察評價動力刀座的指標

轉速：反映刀座的加工效率

扭矩：考察刀座能承載的切削力。影響銑削深度，鉆孔，攻絲直徑等指標。動力刀座所采用的軸承類型對扭矩影響很大。一般采用角接觸球軸承，耐過載能力較差，容易在球表面形成死點，導致動力刀座精度降低。現在也有廠家采用雙圓錐滾子軸承，其負載能力大大加強，但同時要解決好轉速和噪音和溫升問題，就要求動力刀座腔體的精度和裝配的精度非常高，才能保證高轉速、大扭矩、溫升和噪音控制等目標的同時實現。

剛性：是機床—刀塔－刀座－刀桿－刀片－工件整個刀鏈系統上的重要環節。直接決定刀鏈系統的剛性。

精度：刀座自身的精度：軸向跳動，徑向跳動，心軸的位置精度，平行度等

刀座在刀塔上的定位精度和重復定位精度。分別反映刀座在刀塔安裝位置的精度和重復拆裝后的定位精度，分別影響工件的加工精度和機床的調整時間。

使用壽命：動力刀座是車削中心上使用得非常頻繁的功能部件，其使用壽命刀座本身的制造質量以及與后期正確的使用方法及合理的保養十分有關。

溫升：刀座工作時溫度升高的程度。

噪音：刀座旋轉時的噪音，反映心軸和軸承的旋轉振動。

接口的靈活性：希望能除了用彈簧夾頭以外，能有其他多種類型的接柄連接刀具。

 

 

動力刀座的三個發展階段

動力刀座從誕生發展到現在有了幾十年的歷史，其發展經歷了三代。

第一代動力刀座，分體式的，其尾部和刀座本體通過四個螺栓連接，這樣制造裝配比較容易，但刀座的剛性不強，精度不高。扭矩也較小，轉速低，不超過3000rpm，冷卻方式也只能有外冷。密封性差，容易發生冷卻液滲漏，造成刀座內部損壞。這是早期的動力刀座產品，目前用在入門級的車削中心上。

第二代動力刀座：整體式的，整個刀座本體是一個整體，這樣制造裝配難度加大，但刀座的剛性和精度大大提高，扭矩增大。轉速提高到6000rpm, 有中心冷功能。這是目前市場上存在最多的動力刀座。它只能采用ER彈簧夾頭，夾持鉆頭，立銑刀等刀具，可加工的范圍比較窄，同時由于ER夾頭的限制，刀鏈系統的整個剛性和精度很難提高。這成為制約動力刀座發揮功能的最后瓶頸。

第三代動力刀座：

針對第二代刀座的不足，在保持刀鏈系統的剛性和精度基礎上，增加一種PRECI-FLEX精靈快換系統接口，這種接口是一種剛性連接接口，采用了短錐和平面的配合定位，具有很高的精度（重復定位精度小于5μm）,并且具有極高的剛性。更可貴的是這種接柄的錐度是DIN6499的和ER彈簧夾頭的錐度相同，這樣能夠保證彈簧夾頭在這種接口的刀座上能繼續使用，保護了客戶的已有投資。第三代帶快換接口的刀座的出現，快換接柄的剛性和高精度連接替代了ER夾頭的柔性連接，使得整個刀鏈系統的瓶頸被打破，整個刀鏈系統的精度和剛性大大提高。同時也使得動力刀座“一座多能”，能夠快速精確地實現鉆、立銑，面銑、絞，磨等功能的轉換，大大擴展了已有刀座的加工范圍，可以發揮出與小型加工中心主軸相當的功效，并且有效地降低昂貴的刀座固定投資。這將成為未來動力刀座發展的方向。

 

PRECI-FLEX快換系統－第三代動力刀座的代表

PRECI-FLEX快換系統由德國瑞品有限公司（ESA EPPINGER GmbH）開發并獲得專利的技術。德國瑞品有限公司是一家世界領先的車削中心動力刀座專業生產商，

德國瑞品的動力刀座具有如下特點：

刀座采用整體式設計，刀座剛性好，精度高。

采用帶預緊的雙圓錐滾子軸承，交采用角接觸球軸承的刀座有更大的過負載能力和較長的壽命。

PRECI-FLEX快換接口可以兼容ER夾頭，第三代動力刀座可以兼容第二代刀座，既可以保護客戶先前的投資，又能兼顧今后的技術拓展。

這種接口的動力刀座在德馬吉，哈挺，哈斯，斗山，馬扎克，大隈，因代克斯，斯賓納，肖布林等世界知名的車削中心上均已得到成功應用。

通過降低機床停機時間，改善切削參數，延長刀具壽命，降低廢品率，減少動力刀座的投資等方面幫客戶降低成本，可以使單件的成本下降20%。

 

對于VDI接口的動力刀座，在一次調整后，工藝轉換時，無需將刀座頻繁拆裝，只需要更換PRECI-FLEX精靈接柄，速度快，精度高，避免了重復調整動力刀座的帶來的長時間的機床停機。大大提高了生產效率，降低了單件成本。

對于BMT接口的動力刀座，刀座拆裝耗時長，現在同樣不須更換刀座本體，只需要簡單更換前端接柄即可。

同時，這種接柄可以離線對刀，在一臺集中的對刀儀上完成所有刀具刀長的設定，并可實時地將刀長參數通過網絡發送到相應的車削中心上，在更換工序時，操作工人只需簡單地將已經安裝好刀具的PRECI-FLEX精靈接柄換裝到對應刀位的動力刀座上，馬上就可以開始下一工序的加工。大大降低機床停機和刀座對刀調整時間。同時一臺對刀儀可以同時為多臺車削中心提供對刀服務。這種現代化的生產方式，對于需要提高生產效率，降低固定投資的客戶而言，具有很大的吸引力。目前越來越多的機床用戶開始引進這種信息化、集約化、自動化的生產組織模式。

 

 

特殊的動力刀座

假Y軸動力刀座　

對于沒有Y軸的車削中心，有時會遇到偏離主軸中心的鉆孔，銑槽，銑平面等工藝，我們可以采用假Y軸動力刀座，可手動地調節刀具的加工平面，將其沿Y軸方向平移某個特定的數值，并完成相應的加工。

Y軸方向偏移刀座

對于Y軸方向行程不夠的情況下，采用Y軸方向偏移刀座可以補償Y軸行程。

內環鍵槽加工刀座

以往此種工件需要在插床或拉床上完成，現在只需這種刀座可以輕松完成。

滾齒刀座

對于軸類零件，有很小一段的直齒需要加工的情況下，采用滾齒刀座可以一次性地完成加工，適合于加工模數小于2的齒形。

U鉆

采用內冷的動力刀座，配合帶內冷的快換接柄，可以實現U鉆。

可調角度刀座

用于加工不同角度的斜

車削中心（另稱為車銑復合機，車銑中心）一般是采用由固定刀座完成工件的外圓，端面及鉆中心孔，鏜、絞等工藝，而由動力刀塔上的動力刀座與主軸的C軸功能配合，完成工件的銑削，鉆孔，攻絲，滾齒，軋花等功能。適合在車削中心上完成的工件是：

１：要求一次裝夾，完成全部加工，以保證工件精度。

２：工件以車削為主（60%~95%）,銑削等為輔（5%~40%）。

車削中心的形式　常見的是臥式的，也有立式的，還有倒立式的。

單主軸，單刀塔（上刀塔T），刀塔分為帶Y軸和不帶Y軸，目前以不帶Y軸的居多。

雙主軸（帶副主軸S）,單刀塔

雙主軸　雙刀塔，甚至三刀塔。

刀塔還分為盤式刀塔（Disc Turret）和星形刀塔（Star Turret）

盤式刀塔（Disc Turret）:刀座裝在刀盤的軸面上，是最早出現的，刀塔形式，在單主軸單刀塔的車削中心上常用。.局限性，刀具之間容易相互干涉，可加工的工件直徑尺寸較小。不適于副主軸的上背向加工。

星形刀塔（Star Turret）刀座安裝在刀盤的圓周上，呈星形分布，這是一種新型的刀塔結構，它克服了傳統的盤式刀塔的限制，刀具之間相隔比較遠，干涉小，同等的刀盤直徑，可加工的工件直徑增大20%~40%,同時它也適合完成副主軸上工件的背向加工。這種形式的刀塔在雙主軸，多刀塔的車削中心上廣泛采用。是今后發展的趨勢。

 

刀塔和刀座之間的接口方式也主要分VDI（DIN69880）和BMT(Bolt-on,螺栓緊固)兩種。

VDI接口，是通過一個斜鍥與刀座尾部的鋸齒嚙合，將刀座固定在刀塔上的方式，出現得比較早，能夠實現刀座在刀塔上的快速更快，接口標準統一，生產廠家多，但接口的剛性和重復定位精度已成為制約動力刀座的瓶頸。

BMT接口，是用四根螺栓將刀座與刀塔固定，剛性強，重復定位精度高。但刀座更換相對比較麻煩，另這種接口出現時間較晚，目前還沒有統一的標準，各個廠家都有各自不同的BMT接口。不能互換。生產的廠家還比較少。

 

動力刀座的分類

根據結構和外形：0°（直柄）、90°（直角）、直角后縮（又稱位短式）、其他特殊結構刀座

根據冷卻方式分：外冷、外冷＋內冷（中心冷）

根據輸入輸出轉速比：等速、升速、降速

 

目前動力刀座使用中遇到的問題

１：動力刀座剛性不夠，重復定位精度低，工藝轉換時，調整時間長，造成機床利用效率低下。

２：動力刀座只能用ER彈簧夾頭夾持工具，由于ER夾頭帶來的誤差疊加，造成刀座加工精度受限。另外，由于ER夾頭的夾緊力有限，夾持Ø16以上的刀桿時，刀具容易打滑，刀尖的跳動也比較大。對于刀具壽命和加工效率而言無疑是個很重要的瓶頸。另外，ER夾頭了夾持的刀具類型很有限，只能進行簡單的鉆，銑等操作。客戶需要另外購買專用的面銑刀動力刀座等，刀座投資大。如何解決ER夾頭帶來的問題。擴展動力刀座的使用范圍，并做到“一座多能”，是各大動力刀座生產商積極尋求解決方案的方向。

 

 

考察評價動力刀座的指標

轉速：反映刀座的加工效率

扭矩：考察刀座能承載的切削力。影響銑削深度，鉆孔，攻絲直徑等指標。動力刀座所采用的軸承類型對扭矩影響很大。一般采用角接觸球軸承，耐過載能力較差，容易在球表面形成死點，導致動力刀座精度降低。現在也有廠家采用雙圓錐滾子軸承，其負載能力大大加強，但同時要解決好轉速和噪音和溫升問題，就要求動力刀座腔體的精度和裝配的精度非常高，才能保證高轉速、大扭矩、溫升和噪音控制等目標的同時實現。

剛性：是機床—刀塔－刀座－刀桿－刀片－工件整個刀鏈系統上的重要環節。直接決定刀鏈系統的剛性。

精度：刀座自身的精度：軸向跳動，徑向跳動，心軸的位置精度，平行度等

刀座在刀塔上的定位精度和重復定位精度。分別反映刀座在刀塔安裝位置的精度和重復拆裝后的定位精度，分別影響工件的加工精度和機床的調整時間。

使用壽命：動力刀座是車削中心上使用得非常頻繁的功能部件，其使用壽命刀座本身的制造質量以及與后期正確的使用方法及合理的保養十分有關。

溫升：刀座工作時溫度升高的程度。

噪音：刀座旋轉時的噪音，反映心軸和軸承的旋轉振動。

接口的靈活性：希望能除了用彈簧夾頭以外，能有其他多種類型的接柄連接刀具。

 

 

動力刀座的三個發展階段

動力刀座從誕生發展到現在有了幾十年的歷史，其發展經歷了三代。

第一代動力刀座，分體式的，其尾部和刀座本體通過四個螺栓連接，這樣制造裝配比較容易，但刀座的剛性不強，精度不高。扭矩也較小，轉速低，不超過3000rpm，冷卻方式也只能有外冷。密封性差，容易發生冷卻液滲漏，造成刀座內部損壞。這是早期的動力刀座產品，目前用在入門級的車削中心上。

第二代動力刀座：整體式的，整個刀座本體是一個整體，這樣制造裝配難度加大，但刀座的剛性和精度大大提高，扭矩增大。轉速提高到6000rpm, 有中心冷功能。這是目前市場上存在最多的動力刀座。它只能采用ER彈簧夾頭，夾持鉆頭，立銑刀等刀具，可加工的范圍比較窄，同時由于ER夾頭的限制，刀鏈系統的整個剛性和精度很難提高。這成為制約動力刀座發揮功能的最后瓶頸。

第三代動力刀座：

針對第二代刀座的不足，在保持刀鏈系統的剛性和精度基礎上，增加一種PRECI-FLEX精靈快換系統接口，這種接口是一種剛性連接接口，采用了短錐和平面的配合定位，具有很高的精度（重復定位精度小于5μm）,并且具有極高的剛性。更可貴的是這種接柄的錐度是DIN6499的和ER彈簧夾頭的錐度相同，這樣能夠保證彈簧夾頭在這種接口的刀座上能繼續使用，保護了客戶的已有投資。第三代帶快換接口的刀座的出現，快換接柄的剛性和高精度連接替代了ER夾頭的柔性連接，使得整個刀鏈系統的瓶頸被打破，整個刀鏈系統的精度和剛性大大提高。同時也使得動力刀座“一座多能”，能夠快速精確地實現鉆、立銑，面銑、絞，磨等功能的轉換，大大擴展了已有刀座的加工范圍，可以發揮出與小型加工中心主軸相當的功效，并且有效地降低昂貴的刀座固定投資。這將成為未來動力刀座發展的方向。

 

PRECI-FLEX快換系統－第三代動力刀座的代表

PRECI-FLEX快換系統由德國瑞品有限公司（ESA EPPINGER GmbH）開發并獲得專利的技術。德國瑞品有限公司是一家世界領先的車削中心動力刀座專業生產商，

德國瑞品的動力刀座具有如下特點：

刀座采用整體式設計，刀座剛性好，精度高。

采用帶預緊的雙圓錐滾子軸承，交采用角接觸球軸承的刀座有更大的過負載能力和較長的壽命。

PRECI-FLEX快換接口可以兼容ER夾頭，第三代動力刀座可以兼容第二代刀座，既可以保護客戶先前的投資，又能兼顧今后的技術拓展。

這種接口的動力刀座在德馬吉，哈挺，哈斯，斗山，馬扎克，大隈，因代克斯，斯賓納，肖布林等世界知名的車削中心上均已得到成功應用。

通過降低機床停機時間，改善切削參數，延長刀具壽命，降低廢品率，減少動力刀座的投資等方面幫客戶降低成本，可以使單件的成本下降20%。

 

對于VDI接口的動力刀座，在一次調整后，工藝轉換時，無需將刀座頻繁拆裝，只需要更換PRECI-FLEX精靈接柄，速度快，精度高，避免了重復調整動力刀座的帶來的長時間的機床停機。大大提高了生產效率，降低了單件成本。

對于BMT接口的動力刀座，刀座拆裝耗時長，現在同樣不須更換刀座本體，只需要簡單更換前端接柄即可。

同時，這種接柄可以離線對刀，在一臺集中的對刀儀上完成所有刀具刀長的設定，并可實時地將刀長參數通過網絡發送到相應的車削中心上，在更換工序時，操作工人只需簡單地將已經安裝好刀具的PRECI-FLEX精靈接柄換裝到對應刀位的動力刀座上，馬上就可以開始下一工序的加工。大大降低機床停機和刀座對刀調整時間。同時一臺對刀儀可以同時為多臺車削中心提供對刀服務。這種現代化的生產方式，對于需要提高生產效率，降低固定投資的客戶而言，具有很大的吸引力。目前越來越多的機床用戶開始引進這種信息化、集約化、自動化的生產組織模式。

 

 

特殊的動力刀座

假Y軸動力刀座　

對于沒有Y軸的車削中心，有時會遇到偏離主軸中心的鉆孔，銑槽，銑平面等工藝，我們可以采用假Y軸動力刀座，可手動地調節刀具的加工平面，將其沿Y軸方向平移某個特定的數值，并完成相應的加工。

Y軸方向偏移刀座

對于Y軸方向行程不夠的情況下，采用Y軸方向偏移刀座可以補償Y軸行程。

內環鍵槽加工刀座

以往此種工件需要在插床或拉床上完成，現在只需這種刀座可以輕松完成。

滾齒刀座

對于軸類零件，有很小一段的直齒需要加工的情況下，采用滾齒刀座可以一次性地完成加工，適合于加工模數小于2的齒形。

U鉆

采用內冷的動力刀座，配合帶內冷的快換接柄，可以實現U鉆。

可調角度刀座

用于加工不同角度的斜孔

鋸片銑刀刀座

雙頭刀座及多頭刀座

孔

鋸片銑刀刀座

雙頭刀座及多頭刀座