刀夹系统：把握高速旋转

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当要以15000r/min以上的主轴转速进行加工时，人们可能就会发现又要去面对更多的问题：不平衡、振动带来的影响以及径向跳动量扩大等，这些都是导致刀具寿命缩短、产生不良表面质量、造成主轴故障的潜在因素。刀夹选择错误，对于用户来说无疑意味着自找麻烦。
现在，人们不得不面对机床转速不断提高的这个事实。特别是汽车轻量化的需要，使铝合金材质工件的高速加工应用更加广泛。高速加工带来的高产量，也让发动机机体、动力驱动系统部件以及冲模和铸模的制造商们受益匪浅。与此同时，HSM 还使轻量化制造变为现实，并且更为可靠。
/ U1 e$ r  M0 \/ ?# a; R' `对于高速加工而言，刀夹对于生产的可靠性、加工精度和总成本效应的影响尤其重要。刀夹必须是平稳或者易于平稳的，必须具有足够的夹紧力，必须足以应对车间的生产以及各式各样的切削刀具。
# C' R/ O. A" s! U: P刀具夹紧技术的最新趋势是采用热缩式夹紧结构，装夹时利用感应或热风加热使刀杆孔膨胀进行刀具的更换，然后采用风冷使刀具冷却到室温，利用刀杆孔与刀具外径的过盈配合夹紧，这种结构使刀具在高转速下仍能保持可靠的夹紧性能，特别适用于更高转速的高速铣削加工。
该系统对高速加工来说似乎有着令人信服的设计理念。由于其对称性和缺少移动部件（如螺丝钉），它们具有固有的平衡性，径向跳动在2.5～5.0mm之间或者更少，且能提供相当大的夹紧力。据Briney Tooling Systems公司的估计，当镗杆以75kW的功率旋转刀具时，热缩式刀夹可提供给锥柄的夹紧力平均为44.5kN。该公司声称，其夹紧能力高于机械或液压卡爪的夹紧力5倍以上。
然而热缩式刀夹的使用推广却十分缓慢，分析其原因可能存在以下几点：首先，采用热胀冷缩原理的安装理念不为人们所接受。有些人对不使用固定螺丝或卡爪来夹紧物件的方式缺乏感性认识，再加上收缩性锥柄必须有与之相匹配的专有锥柄直径，因此，对尺寸各异的刀具来说，使用时好象并不十分灵活。然而，在大批量的汽车部件生产中，这还算不上是什么主要问题，因为，通常人们使用的锥柄都是标准的。尽管可以缩短换刀时间，这个过程所需要的时间甚至低于30s，但由于存在加热和冷却的过程，仍有某些人对此持否定态度。
; d0 I9 y! j' G- J- w此外，成本问题也是人们所需要考虑的。采用热缩式夹紧结构的刀夹成本要比其他刀夹大约高出30%，而且还需要配备一套感应加热单元，其成本从几千美元到10000美元以上不等。但所有接触过热缩式刀夹的用户都认为，热缩式刀夹在实践中的表现证明，它们确实具有充足的合理性，无论高速加工还是低速加工其优势都是显而易见的。这一点可通过与采用液压夹紧原理或其他机械方式的刀夹进行比较即可看出。这些优势最终体现在切削刀具寿命和高速加工生产力的提高上，加快的进给率和较低的刀具消耗补偿了使用热缩式夹具所带来的成本。
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