应力锁紧式刀具夹紧技术的应用

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　　摘要：应力锁紧式刀具夹紧技术是当前机械加工中实现刀具超高精度夹持的先进技术。根据应力锁紧夹持原理既可制造超细型的刀具加长杆和刀具夹头，也可制造用于强力切削的刀具夹头。本文分析、介绍了采用应力锁紧式刀具夹紧技术研制的几种刀具夹头的结构原理、性能特点和使用要求。

　　关键词：应力锁紧式夹紧，刀具夹头，数控机床

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　　1.引言

　　应力锁紧式刀具夹紧技术是德国雄克公司研究开发的一种超高精度夹持刀具的先进技术，该项技术适用于加工中心、高精度镗铣床和柔性自动生产线等金属切削加工设备，用来夹持钻头、铰刀、铣刀等，可广泛应用于汽车制造、机械制造、模具加工等行业。根据应力锁紧式刀具夹持原理制造的超细型TRIBOS-SVL刀具加长杆和TRIBOS-S型刀具夹头，可以用在加工空间非常受限制的场合；根据这种夹持原理制造的TRIBOS-R型刀具夹头，外形粗壮，刚性好，具有高阻尼性能，减振性能好，不仅适用于精加工，而且也适用于大切削量的加工。

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　　2.应力锁紧式刀具夹头

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　　2.1 TRIBOS-S型应力锁紧式刀具夹头

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　　(1)工作原理

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　　TRIBOS-S型应力锁紧式刀具夹头的工作原理如下：该夹头的夹持孔具有精确设计的轴对称特殊几何形状，在原始状态下，刀具无法插入夹持孔内；安装刀具时，使用专用加载器从外部对夹头夹持段加压，迫使夹持孔的形状在弹性变形的范围内变成圆孔，此时即可顺利地将刀具插入夹持孔内；然后松开加载器(即撤掉外部载荷)，刀具就被夹头巨大的变形恢复力牢固地夹紧。同样，使用加载器也可以方便地从夹头中卸下刀具或更换刀具。

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　　(2)性能特点

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　　TRIBOS-S型应力锁紧式刀具夹头具有以下优良的技术性能：极高的夹持回转精度和重复夹紧精度(≤3μm)；极细的外径尺寸；稳定可靠的夹紧力；具有全封闭结构，无活动部件，无磨损，免维护；夹头夹持刀具后始终处于弹性变形状态，使用寿命长；使用加载器更换刀具迅速、方便；夹头对被夹持刀具的材料没有限制；采用完全对称的结构，适用于高速切削；可以显著改善刀具在切削加工中的受力状态，有效地提高切削加工的精度和工件表面质量。

　　(3)被夹持刀具所能传递的扭矩

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　　TRIBOS-S型应力锁紧式刀具夹头直接夹紧刀具所能传递的扭矩见表1(表1中的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，被测刀具的刀杆精度等级为h6)。

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　　表1 TRIBOS-S型应力锁紧式刀具夹头直接夹持刀具所能传递的扭矩

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　　刀具被夹部直径(mm)：3，4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，25

　　传递的扭矩(Nm)：1.5，2.0，2.5，4.5，12，20，30，50，70，100，150，200

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　　2.2 TRIBOS-SVL刀具加长杆

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　　TRIBOS-SVL刀具加长杆的工作原理和性能特点与TRIBOS-S型刀具夹头相同，它的夹持回转精度和重复夹紧精度≤3μm。标准系列的TRIBOS-SVL刀具加长杆有100mm和150mm两种长度，圆柱柄有12mm、20mm和32mm三种直径尺寸。与12mm圆柱柄配合的夹持孔径有3、4、5mm；与20mm圆柱柄配合的夹持孔径有6、8、10、12mm；与32mm圆柱柄配合的夹持孔径有14、16、18、20mm。非标系列的刀具加长杆可以根据具体的要求决定制造长度。TRIBOS-SVL刀具加长杆夹持刀具后所能传递的扭矩与TRIBOS-S型刀具夹头相同(见表1)。它可以和各种刀具夹头联合使用，解决干涉问题，代替昂贵易耗的非标刀具。

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　　2.3 TRIBOS-R型应力锁紧式刀具夹头

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　　TRIBOS-R型应力锁紧式刀具夹头的结构与TRIBOS-S相比，TRIBOS-R加大了夹持段的外径，设计了特殊的减振空腔结构，空腔中注满了阻尼减振的热固性塑料，使刀具夹头的减振性能、刚性和夹持力都得到很大的提高，不仅可用于精加工，也可用于重切削加工。【MechNet】