高速刀具與數控沖床的連接

高速刀具與數控沖床的連接
刀柄是高速切削加工的一個關鍵部件，高速切削用的刀具，由于刀具旋轉速度很高，無論從保證加工精度方面考慮，還是從操作安全方面考慮，都對它的裝夾技術有很高的要求.傳統的刀柄與數控沖床主鈾的連接方式是采用7 : 24錐柄實心刀柄(BT、ISO)，這種方法由于只是靠大錐度結合，刀具與主軸的連接剛性相對較低，當主軸轉速超過10000r/min時，由于離心力的作用，主軸7 : 24大端會產生擴張(圖忌的，使刀具軸向定位精度和連接剛性下降，振動加劇，甚至發生刀柄與主軸咬合的現象.主軸的膨脹還會引起刀柄及央緊機構質心的偏離，從而影響主軸的動平衡。要保證這種連接在高速下仍有可靠的接觸定位，需要一個很大的過盈量來抵消主軸軸端的膨脹，這樣大的過盈量需拉桿產生很大的預緊拉力，而拉桿產生這樣大的拉力一般很難，對換刀也非常不利，還會使主軸膨脹，對主軸前軸承有不良影響。分析表明，刀尖25%-50%的變形來源于7 : 24錐度連接，只有40%左右的變形源于主軸和軸承。因此，傳統刀具的刀柄與主軸錐孔的配合方式和配合精度，已經不能滿足高速切削時的剛度和精度要求，因此開發新型的高速工具系統已成為改進高速切削系統的重要組成部分。
要使刀軸連續具有良好的高速性能，最佳途徑是將原來僅靠錐面連接定位，改為錐面與端面同時接觸定位。后者雖然是一種過定位方案，但因其能彌補僅靠錐面定位方案的許多不足，現在已經成為高速刀具與主軸連接的主要結構形式，目前最有代表性的是德國的HSK刀柄和美國的KM刀柄。
HSK刀柄為德國亞琛工業大學開發的一種新型的高速錐型刀柄，與常用的BT刀柄不同，它采用錐面與端面雙重定位的方式(圖8-10)，通過斜模結構推開開口套筒，使空心輛部產生彈性變形來實現徑向定位，再用高精度凸緣面來保證軸向定位和剛性，并從夾持原理上消除了離心力的副作用。HSK的軸向、徑向刀具更換重復定位精度均達到1μm， HSK短錐柄部長度短(約為標準BT錐柄長度的1/2)、重量輕，因此換刀時間短，有利于高速ATe及數控沖床小型化。在整個速度范圍內， HSK錐柄比BT錐柄具有更大的動、靜徑向剛度 和良好的切削性能。同時該刀柄的增力效果顯著，可達牽引力的3倍，適合于20000-46000r/min的超高速主軸，被譽為是"21世組的刀柄"。