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

1.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
* }/ c! b; m" h9 y7 I1 n刀具被夹部直径（mm）
4 w& i  u- j) s8 {! }+ S: y- \6
8
9 ^+ ]7 ]9 }7 v" @10
5 Y2 G0 I/ v5 O" e: j# j$ f12
% f: g- X4 p. U4 c14
0 f" ^# X1 k: i6 N+ E16
0 ?2 S. L: a6 ~9 X18
' `- \. _. S7 W: ]20
4 ~, D+ p% r2 ], Q; a9 q8 V25
+ u- L5 g5 H% t! d7 G: [# O32
! z$ \9 c) }2 n# @$ ]传递的扭矩（N·m）
: o- n2 h0 h9 }! C/ u8 P$ Q8
, F4 P  h& t+ B- C7 W: h- R. V14
4 G' I1 u& X+ k5 v35
1 B) w) J, u$ T1 N. J8 q! l45
! ]# D- p* ^$ d: D73
; s1 F+ q" O. N) j0 l- d2 b1 a112
175
280
7 V. ^0 T1 d5 v# S5 d350
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℃。
SK40，SK50
( f. F2 `# F6 d% @G6.3/15000r/min
HSK-A32-63
G6.3/15000r/min
/ c0 ~( q1 }( l. v/ FHSK-A80-100
G6.3/12000r/min
HSK-C32-63
- ?$ k! H; T) H# f) Y9 q# TG6.3/15000r/min
HSK-C80-100
G6.3/12000r/min
HSK-E32-63
. ]" R" O: ]- ~! 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。
$ I! @9 y: p) M7 t. N( @2 应力锁紧式刀具夹持器

, t8 ^8 C. l. W9 n  i+ N（a）
2 J8 G+ G! ?) N1 S
（b）

- Y% `5 w# ^! X, V. i  J' o（c）
; _" q( [0 L8 U
（d）
图2 TRIBOS刀具夹持器的工作原理图科太克
% w% w4 {; n& D& ?  V
图3 TRIBOS-R刀具夹持器的结构示意图科太克
& [2 Q% B  B# |5 O# A5 L8 g5 ]表2 TRIBOS-S刀具夹持器能传递的最小扭矩
$ s+ V* s7 I8 L$ G; w9 W夹持直径（mm）
6
/ q; |. z- ]2 x) D3 U0 |7 S8
10
+ l( }4 g9 |/ Z! u12
: A7 U  U5 V- M1 ~0 k8 u$ l% G& U' Q14
16
18
20
传递的最小扭矩（N·m）
* b; g0 P/ T9 \  P5
13
& B! \2 u$ f/ C) ?' F" ?1 b20
30
+ D! Z$ m1 t  A55
( Z' }: X  r' O5 c! S6 D80
100
200
7 |' s* w- c5 E4 L. ?4 K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。