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高速刀具與機(jī)床的銜接
閱讀：312 發(fā)布時(shí)間：2021-11-14高速刀具與機(jī)床的銜接
刀柄是高速切削加工的一個(gè)關(guān)因部件。高速切削用的刀具，因?yàn)榈毒咝D(zhuǎn)速度很高，無(wú)
論從確保加工精度方面思考，還是從操作安全方面思考，都對(duì)它的裝夾技能有很高的需求。
傳統(tǒng)的刀柄與機(jī)床主軸的銜接辦法是選用7：24銀柄實(shí)心刀柄(BT、Iso)，這種辦法因?yàn)?/p>
僅僅靠大錐度聯(lián)系，刀具與主軸的銜接剛性相對(duì)較低，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r／miH時(shí)，由
于離心力的效果，主軸7：24大端會(huì)發(fā)作擴(kuò)大(圖8—9)，使刀具軸向定位精度和銜接剛性下
降，振蕩加劇，乃至發(fā)作刀柄與主袖咬合的表象。主袖的脹大還會(huì)導(dǎo)致刀柄及夾緊組織質(zhì)心
的偏離，然后影響主袖的動(dòng)平衡。要確保這種銜接在高速下仍有牢靠的觸摸定位，需求一個(gè)
很大的過(guò)盈量來(lái)抵消主軸軸端的脹大，這樣大的過(guò)盈量需拉桿發(fā)作根大的預(yù)緊拉力，而拉桿
發(fā)作這樣大的拉力通常很難，對(duì)換刀也十分晦氣，還會(huì)使主軸脹大，對(duì)主軸前軸承有不良影
響。剖析標(biāo)明，刀尖25％一50％的變形來(lái)源于7：24銀度銜接，只要40％擺布的變形源于
主軸和軸承。因而，傳統(tǒng)刀具的刀柄與主軸錐孔的合作辦法和合作精度，已經(jīng)不能滿(mǎn)意高速
切削時(shí)的剛度和精度需求，因而開(kāi)發(fā)新式的高速東西體系已成為改善高速切削體系的重要組
成有些。
要使刀—軸銜接具有杰出的高速功能，路徑是將本來(lái)僅靠錐面銜接定位，改為錐面
與端面一起觸摸定位。后者雖然是一種過(guò)定位計(jì)劃，但因其能補(bǔ)償僅靠鑷面定位計(jì)劃的許多
缺乏，如今已經(jīng)成為高速刀具與主鈾銜接的首要布局方法，目前代表性的是德國(guó)的
HSK刀柄和美國(guó)的KM刀柄。
HsK刀柄為德國(guó)亞深工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的一種新式的高速錐型刀柄，與常用的盯刀柄不
同，它選用錐面與端面兩層定位的辦法(圖8—lo)，經(jīng)過(guò)斜楔布局推開(kāi)開(kāi)口套笛，使空心柄
部發(fā)作彈性變形來(lái)完成徑向定位，再用高著兒度凸緣面來(lái)確保軸向定位和剛性，并從央持原理
上消除了離心力的副效果。HsK的鈾向、徑向刀具替換重復(fù)定位精度均達(dá)到lPm，H3K短
錐柄部長(zhǎng)度短(約為規(guī)范BT錐柄長(zhǎng)度的1／2)、重量輕．因而換刀時(shí)間短，有利于高速
ATc及機(jī)床小型化。在整個(gè)速度范圍內(nèi)，HsK錐柄比BT鏈柄具有更大的動(dòng)、靜徑向剛度
和杰出的切削功能。一起該刀柄的增力，可達(dá)牽引力的3倍，合適于20000一
46000 r／血M的超高速主勒，被譽(yù)為是“21世紀(jì)的刀柄”。
KM刀柄是1987年美國(guó)K。nnam碘a1公司與德國(guó)w汕a公司聯(lián)合研發(fā)的l，lo短錐空心刀柄(圖8—11)，其長(zhǎng)度僅為規(guī)范7：24錐柄長(zhǎng)度的1／3。因?yàn)楹献麇F度比較短，且刀柄規(guī)劃成中空布局，在拉桿抽向拉力的效果下，短錐可徑向縮短，所以有效地處理了端面與錐面向時(shí)定位而發(fā)作的干與疑問(wèn)。與HsK的首要區(qū)別是夾緊組織不一樣，它由鎖閉桿波動(dòng)輪和鋼球組成，夾緊時(shí)用鎖閉桿牽引，靠其斜面沿半徑向外推鋼球，使之與刀柄的歪斜孔相觸摸，
能用鉸小的牽引力取得較大的夾緊力錐柄。
HsK和1(M刀具體系的接助剛性好，夾緊牢靠，傳遞扭矩大，重復(fù)定位精度高(可達(dá)
o．o01一o．o025mm)，具有適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)和換刀時(shí)間短以及固定與旋轉(zhuǎn)刀具通用等長(zhǎng)處，為刀具進(jìn)步切削功率和加工質(zhì)量，減少磨損及破損創(chuàng)造了條件。因而，此類(lèi)刀柄特別合適高速切削加工。德國(guó)已將HSK刀柄正式歸入DIN69893標(biāo)ZB，并取得Iso／TC29專(zhuān)業(yè)委員會(huì)的認(rèn)可。HsK與KM作為機(jī)床刀具接口或作為刀具體系模塊的銜接辦法，是機(jī)械加工向高速切削范疇開(kāi)展不行短少的一套配置體系。表8—7列出了HsK和KM刀柄的布局特色，三種刀柄的布局比較見(jiàn)團(tuán)8—12。
此外，為處理刀具與機(jī)床主軸銜接中存在的諸如銜接剛度、精度、動(dòng)乎衡布局復(fù)雜性和互換性等疑問(wèn)，還有以下一些處理辦法。
①對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)推7：24錐孔銜接的布局進(jìn)行改善
善規(guī)范7；24銜接的靜態(tài)功能。
②嚴(yán)厲規(guī)定公差合作，增大軸向拉力。
③在不改動(dòng)規(guī)范7：24錐孔銜接布局的前提下，完成錐孔和端面一起觸摸定位。
④增大合作預(yù)過(guò)盈量，一起采納辦法避免主鈾脹大，改善標(biāo)難錐柄的高速功能。
日立掐工公司的H．F．C(H1tachi Facin8St。p)“日立”端面限位刀柄，主軸軸端選用碳素
纖維周向環(huán)繞的布局，抑制了高速旋轉(zhuǎn)時(shí)主袖錐7L的擴(kuò)大量，進(jìn)步了對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的適應(yīng)
能力。
⑤撤銷(xiāo)鍵銜接，選用摩擦力或三枝圓傳遞轉(zhuǎn)矩的布局，消除了鍵及破格導(dǎo)致的動(dòng)平衡
疑問(wèn)，如德國(guó)HsK—Et HsK—F刀柄，選用摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩；瑞典sandvik公司的cAPTo
刀桿體系選用三棱囚傳遞轉(zhuǎn)矩。
⑥選用縮短合作的原理，完成刀具與刀柄的牢靠銜接，如用三棱變形銜接、熱裝銜接
以及液壓夾緊銜接等。這些布局辦法傳遞轉(zhuǎn)短大、剛度高、布局對(duì)稱(chēng)性好、精度高，并且有
利于刀具的動(dòng)平衡。
⑦在刀柄上設(shè)備主動(dòng)動(dòng)平衡設(shè)備，滿(mǎn)意高速加工對(duì)刀具提出在線(xiàn)動(dòng)平衡的嚴(yán)苛需求。
⑧在刀柄內(nèi)設(shè)備減振設(shè)備，避免刀柄的振蕩。如股份有限公司日研工作所的“夢(mèng)境刀柄”，
經(jīng)過(guò)在刀柄內(nèi)裝減振設(shè)備，可使碩質(zhì)合金銑刀的壽數(shù)進(jìn)步3倍以上，高速鋼銑刀的壽數(shù)進(jìn)步
1．5倍以上，涂層刀具的壽數(shù)進(jìn)步5倍以上。