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加工中心刀具與高速主軸的連接方法

日期：2009年12月25　來源：沈陽第一機床廠　關鍵字：加工中心
    從以上的分析可知，刀具與主軸連接中存在的主要問題是連接剛度、精度、動平衡性能、結構的復雜性、互換性和制造成本等。為解決這些問題，主要有以下幾種方法：
    (1)對現有的標準7：24錐孑L連接的結構進行改進，消除連接時連接面之間的間隙，改善標準7：24連接的靜態(tài)性能。如美國的WSU一1、WSU--2刀柄。
    (2)嚴格規(guī)定公差配合，增大軸向拉力。如把配合精度由AT4提高到AT3、AT2。
    (3)在不改變標準7：24錐孔連接結構的加工中心前提下，實現錐孔和端面同時接觸定位。如日立精工公司的H．卜C(Hitachi FacingStop)  “日立”端面限位刀柄、大昭和精機株式會社的BIG—PLUS刀柄、機床配件圣和精機株式會社的SHOWA D—F—C刀柄、株式會社日研工作所的3LOCK刀柄等，都可以實現錐一面同時接觸定位。
    (4)改用小機床配件錐度，并采用空心短錐柄結構，實現錐體和端面同時接觸定位。如德國的HSK刀柄和美國的KM刀柄。
    (5)增大配合預過盈量，同時采取措施防止主軸膨脹，改善標準錐柄的高速性能。如日立精工公司的H．P．C“日立”端面限位刀柄，主軸軸端采用碳素纖維加工中心周向纏繞的結構，抑制了高速旋轉時主軸錐孔的擴張量，提高了對高速旋轉的適應能力。
    (6)取消鍵連接，采用摩擦力或三棱圓傳遞轉矩的結構，消除了鍵及鍵槽引起的動平衡問題，如德國HSK—E、HSK—F刀柄，采用摩擦力傳遞轉矩；瑞典Sandvik公司的CAPTO刀桿系統(tǒng)采用三棱圓傳遞轉矩。
    (7)采用收縮配合的原理，實現刀具與刀柄的可靠連接。如用三棱變形連接、熱裝連接以及液壓夾緊連接等，這些結構方式傳遞轉矩大，剛度高，結構對稱性好，精度高，而且有利于刀具的動平衡。
    (8)在刀柄上安裝自動動平衡裝置，滿足高速加工對刀具提出在線動平衡的苛刻要求。
    (9)在刀柄內安裝減振裝置，防止加工中機床配件心刀柄的振動。如株式會社日研工作所的“夢幻刀柄”，通過在刀柄內裝減振裝置，可使硬質合金銑刀的壽命提高3倍以上，高速鋼銑刀的壽命提高1．5倍以上，涂層刀具的壽命提高5倍以上。
    要使刀／軸連接具有良好的高速性能，最佳途徑仍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，但因其能彌補僅靠加工中心錐面定位方案的許多不足，現已成為高速刀機床配件具與主軸連接的主要結構形式。最有代表性的是德國HSK刀柄、美國的KM刀柄以及日本BIG—PLUS刀柄。
    在高速主軸中，對7J／軸連接研究得比較成功的主要有兩大類型：①摒棄原有的7：24標準錐度而采用新思路的替代型刀柄結構，如德國的HSK系列刀柄、加工中心美國的KM系列刀柄和日本的NC5刀柄等；②為降低成本，仍采用現有的7：24錐度而進行改進型的刀柄結構。這種刀柄結構可實現現有主軸結構向高速化的過渡，如美國機床配件的WSU系列刀柄、  日本BIG—PLUS刀柄和3LOCK刀柄等。下面介紹一下常用的HSK刀柄。

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