新型精密刀具夹持系统介绍

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近年来，数控机床朝着“高速、高效、高精度”的方向发展，国产加工中心的主轴转速一般为8000～12000r/min，国外加工中心的主轴转速一般为10000～18000r/min，德国、瑞士等国新推出的高速加工中心或高速铣床的主轴最高转速一般在10000～60000r/min，同时，主轴具有很高的回转精度，其径向跳动一般不超过2?m。这样，人们除了要求刀具符合高速机床的要求之外，对刀具夹持系统也提出了很高的要求，具体表现在夹持回转精度、动平衡性能以及动力学性能等各个方面。从而使新型精密刀具夹持技术应运而生，得以快速发展，开发出了多种新型刀具夹持系统。下面将分析、介绍德国雄克（Schunk）公司生产的两种新型精密刀具夹持系统。
1 静压膨胀式刀具夹头
) [; N$ G. X1 A. ~: g: t% _
1.加压螺栓 2.油腔 3.夹持孔
2 |' z" V$ l" S2 a- }6 C图1 静压膨胀式刀具夹头的结构原理图科太克
表1 雄克公司静压膨胀式刀具夹头直接夹紧所能传递的扭矩
+ W0 U0 @8 M6 ]& E5 r- j刀具被夹部直径（mm）
6
8
10
12
14
, `3 B' F7 x4 H' h7 Q* [4 I16
% O& _$ b6 a. [3 N2 i) O- W: T( t( m18
" x- }) E* w9 W# u1 A. T0 [20
6 a6 X- s6 q: E25
. a8 N) O# X9 J7 o# w+ ^' h) Q32
传递的扭矩（N·m）
8
1 R" p: d1 N6 c2 }; R9 H5 R+ h14
$ O8 D* g, M0 o. t; ?35
45
  f; M# W# S/ g$ y' F73
) k, X9 J* R6 J* }; Z112
5 l+ r! j, @: d. w2 ]+ M! i& ^2 G  C175
280
. x0 T0 ?. Z# t( g7 Q5 G. a350
450
0 i: `5 r! m' c' r% n: l4 y6 P- U' h注:表中数据是在大量实测数据的基础上，考虑了一定的安全系数后给出的。被测刀具的刀杆为光滑圆柱体，精度等级h6，其被夹部长度满足DIN6535和DIN1835标准。测试时的工作温度20～25℃。
SK40，SK50
% Q0 k) W' @6 \( v5 [! ]* fG6.3/15000r/min
+ O2 _! C, D4 r. G. Z% dHSK-A32-63
+ [; E1 c+ ]) |3 c6 X0 w- SG6.3/15000r/min
HSK-A80-100
5 n# O5 Y0 s6 p3 i& I! OG6.3/12000r/min
HSK-C32-63
$ f& \; F) P! g$ `; i' H( mG6.3/15000r/min
HSK-C80-100
G6.3/12000r/min
* z* ~2 U- {, a/ d- Z: A/ WHSK-E32-63
4 P& O. h( N, a" G& mG6.3/30000r/min
! J* }& P, r2 O# a- V# \如果有更高的转速要求，经过更精细的动平衡，可以使静压膨胀式刀具夹头适用于50000r/min的工作转速。在德国达姆施塔特生产技术和切削机床研究所进行的测试中，雄克公司的静压膨胀式刀具夹头在105r/min的转速下仍能保持良好的力学性能。
- g- |* ]" ]5 o+ G; T0 M  c1 g, _静压膨胀式刀具夹头的使用要求是:当被夹刀具的外径为6～8mm时，要求刀杆的精度等级为h6：当刀具外径大于8mm时，刀杆的精度等级可以放宽到h7。同时，要保证刀杆被夹持的最小长度，例如?20mm的刀具的最小夹持长度为42.5mm，实际使用时只要将刀具在刀柄孔中插到底即可。刀杆型式必须符合DIN1835的A型（光滑圆柱刀杆）和AB型（中部铣有平面的圆柱刀杆），其它型式的刀杆要加中间过渡套才能使用。刀具夹头的最佳工作温度为20～50℃，当实际工作温度超过50℃时，生产企业要对刀具夹头做特殊处理。
2 应力锁紧式刀具夹持器

（a）
3 E1 a* |9 w; Y0 R, B
9 v' b. m: q7 i9 g& d: c1 b（b）

9 _% u& k3 ?# |. x4 e" b4 [! n& Y（c）

) G; H7 |8 m: }" K3 d7 l9 D- Z（d）
图2 TRIBOS刀具夹持器的工作原理图科太克
& z9 x- y, A- J) Q" v5 E
图3 TRIBOS-R刀具夹持器的结构示意图科太克
表2 TRIBOS-S刀具夹持器能传递的最小扭矩
/ L7 }4 ^$ O4 N5 }" N9 k2 ~4 _夹持直径（mm）
1 d9 Q& E) `3 N6
8
10
5 R) V" g: y. n' J" C( j1 H! I12
14
16
18
20
0 ?* P& \: u3 F7 j传递的最小扭矩（N·m）
" P/ d, k2 t7 a1 V5
2 V9 Y8 Y8 D8 r4 D13
4 q  C% o7 S, t; g$ @0 p20
8 u3 |: M- b' E: R: J30
55
80
100
9 z/ X% ~6 D. [0 ]200
注:表中数据是考虑了一定的安全系数后给出的，被测刀具的刀杆精度等级h6。