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適用于加工中心刀具與高速主軸的聯(lián)接方法

日期：2010年01月29　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：加工中心
    從以上的分析可知，刀具與主軸聯(lián)接中存在的主要問題是聯(lián)接剛度、精度、動平衡性能、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、互換性和制造成本等。為解決這些問題，加工中心主要有以下幾種方法：
    1)對現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)7：24錐孔聯(lián)接的結(jié)構(gòu)進行改進，搖臂鉆床消除聯(lián)接時聯(lián)接面之間的間隙，改善標(biāo)準(zhǔn)7：24聯(lián)接的靜態(tài)性能，如美國的WSU-1、WSU-2刀柄。
    2)嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)7：24錐孔聯(lián)接結(jié)構(gòu)的前提下，實現(xiàn)錐孔和端面同時接觸定位。如日立精工公司的H．F．C“日立”端面限位刀柄；大昭和精機株式會社的BIG—PLUS刀柄；圣和精機株式會社的SHOWA D—F-C刀柄；株式會社日研丁作所的3LOCK刀柄等，都可以實現(xiàn)錐—面同時接觸定位。
    4)改用小錐度，并采用空心短錐柄結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)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(yù)過盈量，同時采取措施防止主軸膨脹，加工中心改善標(biāo)準(zhǔn)錐柄的高速性能。如日立精工公司的H．P．C(Hitachi FacingStop)“日立”端面限位刀柄，搖臂鉆床主軸軸端采用碳素纖維周向纏繞的結(jié)構(gòu)，抑制了高速旋轉(zhuǎn)時主軸錐孔的擴張量，提高了對高速旋轉(zhuǎn)的適應(yīng)能力。
    6)取消鍵聯(lián)接，采用摩擦力或三棱圓傳遞轉(zhuǎn)矩的結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)矩；瑞典Sandvik公司的CAPTO刀桿系統(tǒng)采用三棱圓傳遞轉(zhuǎn)矩。
    7)采用收縮配合的原理，實現(xiàn)刀具與刀柄的可靠聯(lián)接。如用三棱變形聯(lián)接、熱裝聯(lián)接以及液壓夾緊聯(lián)接等。這些結(jié)構(gòu)方式傳遞轉(zhuǎn)矩大，剛度高，結(jié)構(gòu)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(nèi)安裝減振裝置，防止刀柄的振動。加工中心如株式會社日研工作所的“夢幻刀柄”，通過在刀柄內(nèi)裝減振裝置，可使硬質(zhì)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，搖臂鉆床涂層刀具的壽命提高5倍以上。
    要使73／軸聯(lián)接具有良好的高速性能，最佳途徑仍是將原來僅靠錐面聯(lián)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(xiàn)已成為高速刀具與主軸聯(lián)接的主要結(jié)構(gòu)形式。目前，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，加工中心目前對73／軸聯(lián)接研究得比較成功的主要有兩大類型：一是摒棄原有的7：24標(biāo)準(zhǔn)錐度而采用新思路的替代型刀柄結(jié)構(gòu)，如德國的HSK系列刀柄、搖臂鉆床美國的KM系列刀柄和日本的NC5刀柄等；另一種是為降低成本，仍采用現(xiàn)有的7：24錐度而進行改進型的刀柄結(jié)構(gòu)。這種刀柄結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)現(xiàn)有主軸結(jié)構(gòu)向高速化的過渡，如美國的WSU系列刀柄、日本BIG—PLUS刀柄、3LOCK刀柄等。加工中心現(xiàn)在我們介紹一下常用的HSK刀柄。

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