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
4 v3 Q4 L. ]5 e+ [8 |2 A
1.加压螺栓 2.油腔 3.夹持孔
# i5 u0 N' [4 L3 Q% y' o1 o8 \图1 静压膨胀式刀具夹头的结构原理图科太克
1 v; R/ [4 G) \$ ^4 @* y# I7 P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）
6
& X1 A5 w! {5 t% [$ D8
10
: y5 V1 H6 K3 p. h* h, J9 S12
14
16
18
20
25
+ @. f$ ]) n# Y2 u32
9 O& x# K: M" }6 G, O; O传递的扭矩（N·m）
8
14
: v( W( \! h+ Z7 ?( {6 H6 c35
45
73
112
/ @# k+ i  k; n/ A" _# _" Y, }8 C8 w175
280
+ C1 j$ {. a2 B7 y  G7 Z$ i6 S$ U350
450
( i# s& v, D3 O" O$ B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
1 |; c2 h8 D$ R2 \0 v# nG6.3/15000r/min
HSK-A32-63
G6.3/15000r/min
) b7 ^0 _* h* cHSK-A80-100
G6.3/12000r/min
HSK-C32-63
G6.3/15000r/min
HSK-C80-100
# M7 _: F' |" d( G* r  f$ S9 {% X1 W3 eG6.3/12000r/min
$ U4 X0 Q# n" mHSK-E32-63
G6.3/30000r/min
3 W% \8 C! T3 U' G7 o6 T+ h1 N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。
( v8 z0 y. C. `6 [+ O9 g( y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
3 ]* l4 {& {" K  @" ?
8 q( |& A8 M4 G" \（a）
3 W* M# I0 T5 o# m. ^" `
（b）

（c）
7 j6 I* z6 N+ B# p4 l" w5 @! S
（d）
4 @% c5 F$ M+ u& R, x6 W) K3 ^图2 TRIBOS刀具夹持器的工作原理图科太克

; M& ~3 `) D# l! ?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
夹持直径（mm）
6
8
; H( g/ D$ c' p+ ^7 c" l5 T10
12
" g, o! e, i* i: B14
8 v" ]/ q4 v' f. f1 n& x& ~16
" ]$ l& `, }- ~. l0 J18
. U# A) K- }& K0 z" q20
传递的最小扭矩（N·m）
5
13
$ M( @+ V+ g( H3 t' P20
30
) Z2 w. m  f' M  X8 o55
80
100
200
+ _9 ^$ g: z) u+ Z" {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。