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加工中心HSK刀柄
日期：2010年01月29 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
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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