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加工中心刀具与高速主轴的连接方法
日期：2009年12月25 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
从以上的分析可知，刀具与主轴连接中存在的主要问题是连接刚度、精度、动平衡性能、结构的复杂性、互换性和制造成本等。为解决这些问题，主要有以下几种方法：
(1)对现有的标准7：24锥孑L连接的结构进行改进，消除连接时连接面之间的间隙，改善标准7：24连接的静态性能。如美国的WSU一1、WSU--2刀柄。
(2)严格规定公差配合，增大轴向拉力。如把配合精度由AT4提高到AT3、AT2。
(3)在不改变标准7：24锥孔连接结构的加工中心前提下，实现锥孔和端面同时接触定位。如日立精工公司的H．卜C(Hitachi FacingStop) “日立”端面限位刀柄、大昭和精机株式会社的BIG—PLUS刀柄、机床配件圣和精机株式会社的SHOWA D—F—C刀柄、株式会社日研工作所的3LOCK刀柄等，都可以实现锥一面同时接触定位。
(4)改用小机床配件锥度，并采用空心短锥柄结构，实现锥体和端面同时接触定位。如德国的HSK刀柄和美国的KM刀柄。
(5)增大配合预过盈量，同时采取措施防止主轴膨胀，改善标准锥柄的高速性能。如日立精工公司的H．P．C“日立”端面限位刀柄，主轴轴端采用碳素纤维加工中心周向缠绕的结构，抑制了高速旋转时主轴锥孔的扩张量，提高了对高速旋转的适应能力。
(6)取消键连接，采用摩擦力或三棱圆传递转矩的结构，消除了键及键槽引起的动平衡问题，如德国HSK—E、HSK—F刀柄，采用摩擦力传递转矩；瑞典Sandvik公司的CAPTO刀杆系统采用三棱圆传递转矩。
(7)采用收缩配合的原理，实现刀具与刀柄的可靠连接。如用三棱变形连接、热装连接以及液压夹紧连接等，这些结构方式传递转矩大，刚度高，结构对称性好，精度高，而且有利于刀具的动平衡。
(8)在刀柄上安装自动动平衡装置，满足高速加工对刀具提出在线动平衡的苛刻要求。
(9)在刀柄内安装减振装置，防止加工中机床配件心刀柄的振动。如株式会社日研工作所的“梦幻刀柄”，通过在刀柄内装减振装置，可使硬质合金铣刀的寿命提高3倍以上，高速钢铣刀的寿命提高1．5倍以上，涂层刀具的寿命提高5倍以上。
要使刀／轴连接具有良好的高速性能，最佳途径仍是将原来仅靠锥面连接定位改为锥面与端面同时接触定位。后者虽然是一种过定位方案，但因其能弥补仅靠加工中心锥面定位方案的许多不足，现已成为高速刀机床配件具与主轴连接的主要结构形式。最有代表性的是德国HSK刀柄、美国的KM刀柄以及日本BIG—PLUS刀柄。
在高速主轴中，对7J／轴连接研究得比较成功的主要有两大类型：①摒弃原有的7：24标准锥度而采用新思路的替代型刀柄结构，如德国的HSK系列刀柄、加工中心美国的KM系列刀柄和日本的NC5刀柄等；②为降低成本，仍采用现有的7：24锥度而进行改进型的刀柄结构。这种刀柄结构可实现现有主轴结构向高速化的过渡，如美国机床配件的WSU系列刀柄、 日本BIG—PLUS刀柄和3LOCK刀柄等。下面介绍一下常用的HSK刀柄。
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