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刀柄
刀柄是一種工具，是機(jī)械主軸與刀具和其它附件工具連接件，目前主要標(biāo)準(zhǔn)有BT、SK、CAPTO、BBT、HSK等幾種規(guī)格的主軸型號(hào)。
目前主要標(biāo)準(zhǔn)有BT、
SK、CAPTO、BBT、HSK等幾種規(guī)格的主軸型號(hào)。
BT，BBT，均為日本標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)也是普遍使用的一種標(biāo)準(zhǔn)。
SK（DIN6987）德國標(biāo)準(zhǔn)
傳統(tǒng)刀柄，有ER型，強(qiáng)力型，側(cè)固型，平面銑刀型，鉆夾頭，莫氏錐柄
現(xiàn)代有液壓刀柄，熱脹刀柄，PG（冷壓）型。
BT，SK，是一種簡單的，流行的主軸刀柄連接標(biāo)準(zhǔn)，主要有BT30，BT40，BT50，SK30。。。等。模具行業(yè)，及高速雕刻機(jī)，用到比較多，
HSK型性屬于，后期的高速所需誕生的。HSK-E型，F(xiàn)型，都可以在三四萬轉(zhuǎn)的情況下，正常加工，為高精度的工件，提供了保障。目前，日系標(biāo)準(zhǔn)，BIG的刀柄是比較好的，歐系的
REGO-FIX AG比較好。
HSK刀柄
HSK工具系統(tǒng)是一種新型的高速短錐型刀柄，其接口采用錐面和端面同時(shí)定位的方式，刀柄為
HSK刀柄結(jié)構(gòu)圖
中空，錐體長度較短，錐度為1/10，有利于實(shí)現(xiàn)換刀輕型化和高速化。如圖1．2所示。由于采用空心錐體和端面定位，補(bǔ)償了高速加工時(shí)主軸孔與刀柄的徑向變形差異，并完全消除了軸向定位誤差，使高速、高精度加工成為可能。這種刀柄在高速加工中心上應(yīng)用越來越普遍。
KM刀柄
該刀柄的結(jié)構(gòu)與HSK刀柄相似，也是采用了空心短錐結(jié)構(gòu)，錐度為1/10，并且也是采用錐面
KM刀柄結(jié)構(gòu)圖
和端面同時(shí)定位、夾緊工作方式。如圖1．3所示，主要區(qū)別在于使用的夾緊機(jī)構(gòu)不同，KM的夾緊結(jié)構(gòu)已申請(qǐng)了美國專利，它使用的夾緊力更大，系統(tǒng)的剛度更高。不過由于KM刀柄錐面上開有兩個(gè)對(duì)稱的圓弧凹槽(夾緊時(shí)應(yīng)用)，所以相比之下顯得單薄，有些零件的強(qiáng)度較差，而且它需要非常大的夾緊力才能正常工作。另外，KM刀柄結(jié)構(gòu)的專利保護(hù)限制了該系統(tǒng)的迅速推廣應(yīng)用。
NC5刀柄
它也采用了空心短錐結(jié)構(gòu)，錐度為1/10，并且也是采用錐面和端面同時(shí)定位、夾緊工作方式。由于扭矩是由NC5刀柄前端圓柱上的鍵槽傳遞的，刀柄尾部沒有傳遞扭矩的鍵槽，所以軸向尺寸比HSK刀柄短。
NC5刀柄結(jié)構(gòu)圖
它與前面兩種刀柄的最大區(qū)別在于刀柄沒有采用薄壁結(jié)構(gòu)，刀柄錐面處增加了一個(gè)中間錐套。KM刀柄和HSK刀柄是通過薄壁的變形來補(bǔ)償?shù)侗椭鬏S制造誤差，保證錐面和端面同時(shí)可靠的接觸，而NC5刀柄是通過中間錐套的軸向移動(dòng)達(dá)到這個(gè)目的。中間錐套的軸向移動(dòng)動(dòng)力來自刀柄端面上的碟形彈簧。由于中間錐套的誤差補(bǔ)償能力較強(qiáng)，因此NC5刀柄對(duì)主軸和刀柄本身的制造精度的要求可稍低些。另外，NC5刀柄內(nèi)僅有一個(gè)安裝拉釘?shù)穆葆斂祝妆谳^厚，強(qiáng)度高，可采用增壓夾緊機(jī)構(gòu)，滿足重切削的要求。這種刀柄的主要缺點(diǎn)是刀柄和主軸錐孔之間增加了一個(gè)接觸面，刀柄的定位精度和剛度有所下降。
CAPTO刀柄
圖1.5為Sandvik公司生產(chǎn)的CAPTO刀柄。這種刀柄的結(jié)構(gòu)不是圓錐形，而是三棱圓錐，其棱為圓弧形，錐度為1/20，并且空心短錐結(jié)構(gòu)，采用錐面與端面同時(shí)接觸定位。三棱圓錐結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向都無滑動(dòng)的轉(zhuǎn)矩傳遞，不再需要傳動(dòng)鍵，消除了因傳動(dòng)鍵和鍵槽引起的動(dòng)平衡問題。三棱圓錐的表面大，使刀柄表面壓力低、不易變形、磨損小，因而精度保持性好。但三棱圓錐孔加工困難，加工成本高，與現(xiàn)有刀柄不兼容，配合會(huì)自鎖。
HSK刀柄采用短錐面和法蘭端面同時(shí)定位，刀柄為中空結(jié)構(gòu)，短錐體錐度為1：10， 刀柄與主軸之間通過膨脹式彈性夾頭鎖緊。HSK刀柄在工作過程中的失效形式主要有兩種：一是由于刀柄材料強(qiáng)度不足，在巨大離心負(fù)荷作用下發(fā)生破壞； 二是由于高速旋轉(zhuǎn)降低動(dòng)態(tài)夾緊力，使夾緊系統(tǒng)不能提供足夠的夾緊力以確保切削加工的順利進(jìn)行。因此，對(duì)HSK刀柄臨界使用轉(zhuǎn)速的計(jì)算應(yīng)該從材料強(qiáng)度和夾緊力兩方面進(jìn)行分析。
[1] 半個(gè)多世紀(jì)以來，加工中心上一直采用7/24錐度的BT刀柄實(shí)現(xiàn)刀具與機(jī)床主軸的連接。標(biāo)準(zhǔn)的7/24錐面聯(lián)結(jié)有許多優(yōu)點(diǎn)，如：可實(shí)現(xiàn)快速裝卸刀具；刀柄的錐體在拉桿軸向拉力的作用下，緊緊地與主軸的內(nèi)錐面接觸，實(shí)心的錐體直接在主軸的錐孔內(nèi)支撐刀具，可以減小刀具的懸伸量；只有一個(gè)尺寸需加工到很高的精度，所以成本較低而且可靠。然而，隨切削高速化的發(fā)展，刀具要在比以前高得多的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行切削加工，BT刀柄的連接性能就出現(xiàn)以下主要不足，圖2
圖2高速加工時(shí)BT工具系統(tǒng)工作示意圖
是高速加工時(shí)BT工具系統(tǒng)工作示意圖：
(1)主軸與刀柄不能實(shí)現(xiàn)與主軸端面和內(nèi)錐面同時(shí)定位，導(dǎo)致連接剛度低，尤其是在高轉(zhuǎn)速下，由于離心為的作用，主軸錐孔大端擴(kuò)張量大于小端擴(kuò)張量，使得刀柄和主軸的接觸面積減少，工具系統(tǒng)的徑向剛度，定位精度下降。
(2)在高速旋轉(zhuǎn)下(特別是轉(zhuǎn)速超過8000rpm后)，在離心力作用下刀柄向外的擴(kuò)張量與主軸孔的擴(kuò)張量差異明顯，而且在孔口部位擴(kuò)張量的差異要大于刀柄尾部，在拉桿的作用下，刀柄向后移動(dòng)導(dǎo)致軸向位置發(fā)生變化，影響了加工精度和刀具穩(wěn)定切削條件。并且主軸停車后，刀柄和主軸徑向彈性回復(fù)，容易使刀柄卡死在主軸中，很難拆卸。
(3)主軸的膨脹還會(huì)引起刀具及夾緊機(jī)構(gòu)質(zhì)心的偏離，從而影響主軸的動(dòng)平衡。
(4)刀柄為實(shí)心長錐柄結(jié)構(gòu)，因此質(zhì)量大，在加工中心上應(yīng)用時(shí)，換刀速度較慢，導(dǎo)致非加工時(shí)間較長。
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