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
( R2 W: O* }: `
- {/ v% Q/ T4 |- W  i  M1.加压螺栓 2.油腔 3.夹持孔
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
刀具被夹部直径（mm）
2 u3 S, Y  S7 l% z9 ?: ?; c9 Y/ M6
8
10
0 |) H  L7 s  p" D5 p12
14
6 P9 a. w* Y6 K* w$ r* g, l" V16
4 G5 H" C- ~: u18
20
25
32
1 |$ H3 z" Z9 V7 Q: O传递的扭矩（N·m）
8
+ q8 V2 O0 b3 r9 e4 c14
35
45
: H( F: [" w% f1 Y7 l73
112
175
280
350
450
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℃。
# ~, e, c" b1 ^( i& l( lSK40，SK50
G6.3/15000r/min
" d1 ~  J% N( X/ _) }0 OHSK-A32-63
G6.3/15000r/min
6 e" M: ~* f2 m, p3 AHSK-A80-100
G6.3/12000r/min
' @( q4 M6 |) n3 G4 N( E! ZHSK-C32-63
G6.3/15000r/min
HSK-C80-100
G6.3/12000r/min
HSK-E32-63
3 `- w- M7 s, `/ q; sG6.3/30000r/min
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。
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
5 i' C% Y  \$ s: C, U& `
/ z. L+ V9 e5 U6 Q* N（a）

8 ~! _0 C1 G7 `4 ?/ A（b）
  k* D$ L; h( G5 Y5 M
（c）

（d）
6 m* r: S3 Z, F; C! M图2 TRIBOS刀具夹持器的工作原理图科太克

% l% {6 `( @/ h8 s7 n图3 TRIBOS-R刀具夹持器的结构示意图科太克
! v" x. Y' p+ q2 V& V6 y表2 TRIBOS-S刀具夹持器能传递的最小扭矩
夹持直径（mm）
/ n7 {7 \. j! u. s; O' f# u6
8
10
12
14
16
- i: z: T8 }- |! S18
20
传递的最小扭矩（N·m）
1 [8 U, E) x1 k2 r5
1 C! F. z8 B- R( q13
20
  o% q2 F7 t% Q! f/ D30
55
2 R0 g4 `, U  H8 t& h80
1 N. G$ t- C& ~3 \# d, w4 k100
! j; B* M6 H8 B" U* N& Q200
. u# G5 e- h4 q9 O7 u7 b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。