高速刀具與數控沖床的連接
刀柄是高速切削加工的一個(gè)關(guān)鍵部件，高速切削用的刀具，由于刀具旋轉速度很高，無(wú)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(shù)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(shí)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(guò)10000r/min時(shí)，由于離心力的作用，主軸7 : 24大端會(huì )產(chǎn)生擴張(圖忌的，使刀具軸向定位精度和連接剛性下降，振動(dòng)加劇，甚至發(fā)生刀柄與主軸咬合的現象.主軸的膨脹還會(huì )引起刀柄及央緊機構質(zhì)心的偏離，從而影響主軸的動(dòng)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(gè)很大的過(guò)盈量來(lái)抵消主軸軸端的膨脹，這樣大的過(guò)盈量需拉桿產(chǎn)生很大的預緊拉力，而拉桿產(chǎn)生這樣大的拉力一般很難，對換刀也非常不利，還會(huì )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(lái)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(jīng)不能滿(mǎn)足高速切削時(shí)的剛度和精度要求，因此開(kāi)發(fā)新型的高速工具系統已成為改進(jìn)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(lái)僅靠錐面連接定位，改為錐面與端面同時(shí)接觸定位。后者雖然是一種過(guò)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(jīng)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(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)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(guò)斜模結構推開(kāi)開(kāi)口套筒，使空心輛部產(chǎn)生彈性變形來(lái)實(shí)現徑向定位，再用高精度凸緣面來(lái)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(cháng)度短(約為標準BT錐柄長(cháng)度的1/2)、重量輕，因此換刀時(shí)間短，有利于高速ATe及數控沖床小型化。在整個(gè)速度范圍內， HSK錐柄比BT錐柄具有更大的動(dòng)、靜徑向剛度 和良好的切削性能。同時(shí)該刀柄的增力效果顯著(zhù)，可達牽引力的3倍，適合于20000-46000r/min的超高速主軸，被譽(yù)為是"21世組的刀柄"。