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加工中心HSK刀柄
已阅[507]次[2010/1/30]

HSK刀柄是一种新型的高速锥型刀柄,其接口采用锥面和端面两面同时定位的方式,刀柄为中空,锥体长度较短,有利于实现换刀轻型化及高速化。加工中心由于采用端面定位,完全消除了轴向定位误差,使高速、高精度加工成为可能。这种刀柄在高速加工中心上应用很普遍,车床被誉为是“21世纪的刀柄”。
    (1)HSK刀柄的工作原理和性能特点  德国刀具协会与阿亨工业大学等开发的HSK双面定位型空心刀柄是一种典型的1:10短锥面刀具系统。HSK刀柄由锥面(径向)和法兰端面(轴向)共同实现与主轴的联接刚性,由锥面实现刀具与主轴之间的同轴度,锥柄的锥度为1:10。
    这种结构的优点主要有:
    1)采用锥面、端面过定位的结合形式,能有效地提高结合刚度。
    2)因锥部长度短和采用空心结构后质量较轻,故自动换刀动作快,车床可以缩短移动时间,加快刀具移动速度,有利于实现ATC的高速化。
    3)采用1:10的锥度,与7:24锥度相比锥部较短,楔形效果较好,加工中心故有较强的抗扭能力,且能抑制因振动产生的微量位移。
    4)有比较高的重复安装精度。
    5)刀柄与主轴间由扩张爪锁紧,转速越高,扩张爪的离心力(扩张力)越大,锁紧力越大,故这种刀柄具有良好的高速性能,即在高速转动产生的离心力作用下,车床刀柄能牢固锁紧。
    这种结构也有弊端:
    1)它与现在的主轴端面结构和刀柄不兼容。
    2)由于过定位安装,必须严格控制锥面基准线与法兰端面的轴向位置精度,与之相应的主轴也必须控制这一轴向精度,使其制造工艺难度较大。
    3)柄部为空心状态,装夹刀具的结构必须设置在外部,增加了整个刀具的悬伸长度,车床影响刀具的刚性。
    4)从保养的角度来看,HSK刀柄锥度较小,加工中心锥柄近于直柄,加之锥面、法兰端面要求同时接触,使刀柄的修复重磨很困    难,经济性欠佳。
    5)成本较高,刀柄的价格是普通标准7:24刀柄的1.5—2倍。
    6)锥度配合过盈量较小(是KM结构的1/5—1/2),数据分析表明,按DIN公差制造的HSK刀柄在8 000—20 000r?min运转时,由于主轴锥孔的离心扩张,会出现径向间隙。
    7)极限转速比KM刀柄低,且由于HSK的法兰也是定位面,加工中心一旦污染,会影响定位精度,所以采用HSK刀柄必须有附加清洁措施。
    (2)HSK刀柄的主要类型及其特点  按DIN的规定,HSK刀柄分为车床的六种型式。A、B型为自动换刀刀柄;加工中心C、D型为手动换刀刀柄;E、F型为无键联接、对称结构,适用于超高速的刀柄。
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