液压刀柄资料

浅谈刀柄的种类与特点 伟泽作 百家号 06 29 04 50 刀柄作为连接机床和刃具的重要 桥梁 关系着加工精度 刃具寿命 加工效 率等的优劣 最终影响加工质量与加工成本 因此 如何正确选择一把合适的刀柄就显得非常重要 由于各种加工的要求不尽相同 与之相呼应是不同夹紧方式的刀柄 在这里 对各种刀柄的普遍特点做简单介绍 一 弹簧刀柄 工作原理 利用有锥度的弹簧夹套在轴向移动 锁紧 的过程中逐渐收缩 实 现夹紧刃具 适用范围 钻头 铰刀 精加工立铣刀等 特点 夹持范围大 通用性好 精度高 仅限部分厂家 关键点 弹簧夹套是否能够完美均匀收缩是决定跳动精度的关键因素之一 轴 承式螺母可大幅降低锁紧时对夹套的扭力 弹簧夹套在 4D 处跳动精度 级别 代表 20 m 以内 2 普通级 普通 ER 夹套 10 m 以内 精密级 精密 ER 夹套 5 m 以内 超精密 少数厂家 3 m 以内 顶级 高精度 NBC 夹套 二 液压刀柄 工作原理 利用液压使刀柄内径收缩实现夹紧刃具 适用范围 立铣刀 硬质合金钻头 金刚石铰刀等的高精度加工 特点 操作方便 只需 1 根 T 型扳手即可拧紧 属于所有刀柄中夹持方式最简 单的 精度稳定 扭紧力不直接作用于夹持部分 即使新入职的操作人员也可以稳定 装夹 完全防水 防尘 防干涉性能好 市面上部分细长型液压刀柄 已可媲美热缩刀柄的防干涉性能 3 三 热缩刀柄 工作原理 利用刀柄和刃具的热膨胀系数之差 实现夹紧刃具 适用范围 干涉条件要求较高的加工场合 特点 防干涉性好 夹持范围小 只能夹持一个尺寸的刃具 初期跳动精度较好 随着加热次数的增加下降较快 需专门的加热冷却装置 安全性差 对操作人员要求高 四 强力铣刀柄 工作原理 通过螺母压迫刀柄本体收缩 实现夹持刃具 适用范围 立铣刀的重切削 特点 高刚性 夹持力强 是所有夹持类刀柄中夹持力最大的 防干涉性不好 最近也有厂家推出了螺母外径仅为 32mm 的强力铣刀柄 跳动精度一般 普遍在 0 02mm 以下 但也有厂家做到了 5 10 m 要点 弹性形变是否均匀 收缩量是否足够 夹头加厚设计 可以增加刚性 承受立铣刀的重切削 典型案例 日本大昭和公司制作的强力铣刀柄 采用了非常独特的狭缝结构 可以使夹头均匀变形 拥有强大的夹持力及稳定的跳动精度 五 侧固式刀柄 4 原理 正如其名 通过侧面固定螺丝锁紧刃具 适用范围 用于柄部削平的钻头 铣刀等粗加工 特点 结构简单 夹紧力大 但精度和通用性较差 以上是关于主要刀柄的介绍 整体而言 刀柄行业仍然良莠不齐 虽说刀柄的精度也在不断提高 刀柄品牌 在逐渐增多 这为用户提供了更多选择 但是 相当一部分用户对于刀柄的重要程度仍然认识不足 过于重视初期成本 而忽视了高品质刀柄可带来的加工效率 加工质量的提升 倾向于选择更廉价 刀柄 而非更高品质刀柄 结果反而导致最终加工成本更高 进而制约企业的 发展 因此 选刀时既要关注不同刀柄的特点 同时更要关注不同品牌刀柄的品质 5 目前主要标准有 BT SK CAPTO BBT HSK 等几种规格的主轴型号 BT BBT 均为日本标准 现也是普遍使用的一种标准 SK DIN6987 德国标准 传统刀柄 有 ER 型 强力型 侧固型 平面铣刀型 钻夹头 莫氏锥柄 现代有液压刀柄 热胀刀柄 PG 冷压 型 精度和作用 编辑 6 BT SK 是一种简单的 流行的主轴刀柄连接标准 主要有 BT30 BT40 BT50 SK30 等 模具行业 及高速雕刻机 用到比较多 HSK 型性属于 后期的高速所需诞生的 HSK E 型 F 型 都可以在三四万转的情 况下 正常加工 为高精度的工件 提供了保障 目前 日系标准 BIG 的刀柄是比较好 的 欧系的 REGO FIX AG 比较好 各种刀柄介绍 编辑 HSK 刀柄 HSK 工具系统是一种新型的高速短锥型刀柄 其接口采用锥面和端面同时定位的方 式 刀柄为 HSK 刀柄结构图 中空 锥体长度较短 锥度为 1 10 有利于实现换刀轻型化和高速化 如图 1 2 所 示 由于采用空心锥体和端面定位 补偿了高速加工时主轴孔与刀柄的径向变形差异 并 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 用越来越普遍 KM 刀柄 该刀柄的结构与 HSK 刀柄相似 也是采用了空心短锥结构 锥度为 1 10 并且也是 采用锥面 KM 刀柄结构图 和端面同时定位 夹紧工作方式 如图 1 3 所示 主要区别在于使用的夹紧机构不 同 KM 的夹紧结构已申请了美国专利 它使用的夹紧力更大 系统的刚度更高 不过由 于 KM 刀柄锥面上开有两个对称的圆弧凹槽 夹紧时应用 所以相比之下显得单薄 有些 零件的强度较差 而且它需要非常大的夹紧力才能正常工作 另外 KM 刀柄结构的专利 保护限制了该系统的迅速推广应用 NC5 刀柄 它也采用了空心短锥结构 锥度为 1 10 并且也是采用锥面和端面同时定位 夹紧工 7 作方式 由于扭矩是由 NC5 刀柄前端圆柱上的键槽传递的 刀柄尾部没有传递扭矩的键槽 所以轴向尺寸比 HSK 刀柄短 NC5 刀柄结构图 它与前面两种刀柄的最大区别在于刀柄没有采用薄壁结构 刀柄锥面处增加了一个中 间锥套 KM 刀柄和 HSK 刀柄是通过薄壁的变形来补偿刀柄和主轴制造误差 保证锥面和 端面同时可靠的接触 而 NC5 刀柄是通过中间锥套的轴向移动达到这个目的 中间锥套的 轴向移动动力来自刀柄端面上的碟形弹簧 由于中间锥套的误差补偿能力较强 因此 NC5 刀柄对主轴和刀柄本身的制造精度的要求可稍低些 另外 NC5 刀柄内仅有一个安装拉钉 的螺钉孔 孔壁较厚 强度高 可采用增压夹紧机构 满足重切削的要求 这种刀柄的主 要缺点是刀柄和主轴锥孔之间增加了一个接触面 刀柄的定位精度和刚度有所下降 CAPTO 刀柄 图 1 5 为 Sandvik 公司生产的 CAPTO 刀柄 这种刀柄的结构不是圆锥形 而是三 棱圆锥 其棱为圆弧形 锥度为 1 20 并且空心短锥结构 采用锥面与端面同时接触定位 三棱圆锥结构可实现两个方向都无滑动的转矩传递 不再需要传动键 消除了因传动键和 键槽引起的动平衡问题 三棱圆锥的表面大 使刀柄表面压力低 不易变形 磨损小 因 而精度保持性好 但三棱圆锥孔加工困难 加工成本高 与现有刀柄不兼容 配合会自锁 8 1 根据主轴锥孔分两大类 按加工中心主轴装刀孔的锥度通常分为两大类 锥度为 7 24 的 SK 通用刀柄 锥度为 1 10 的 HSK 真空刀柄 锥度为 7 24 的 SK 通用刀柄 7 24 指的是刀柄锥度为 7 24 为单独的锥面定位 锥柄较长 锥体表面同时要起两个重要作用 即刀柄相对于主轴的精确定位以 及实现刀柄夹紧 9 优点 不自锁 可以实现快速装卸刀具 制造刀柄只要将锥角 加工到高精度即可保证连接的精度 所以刀柄成本相对较低 缺点 在高速旋转时主轴前端锥孔会发生膨胀 膨胀量的大小随着 旋转半径与转速的增大而增大 锥度连接刚度会降低 在拉杆拉力 的作用下 刀柄的轴向位移也会发生改变 每次换刀后刀柄的径向 尺寸都会发生改变 存在着重复定位精度不稳定的问题 锥度为 7 24 的通用刀柄通常有五种标准和规格 1 国际标准 IS0 7388 1 简称 IV 或 IT 2 日本标准 MAS BT 简称 BT 3 德国标准 DIN 2080 型 简称 NT 或 ST 4 美国标准 ANSI ASME 简称 CAT 10 5 DIN 69871 型 简称 JT DIN DAT 或者 DV 拉紧方式 NT 型刀柄是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧 国内也称为 ST 其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉 紧 通用性 1 目前国内使用最多的是DIN 69871 型 即 JT 和日本 MAS BT 型两种刀柄 2 DIN 69871 型的刀柄还可以安装在ANSI ASME 主轴锥孔的机床 上 3 国际标准 IS0 7388 1 型的刀柄还可以安装在DIN 69871 型 ANSI ASME 主轴锥孔的机床上 所以就通用性而言 IS0 7388 1 型的刀柄是最好的 锥度为 1 10 的 HSK 真空刀柄 HSK 真空刀柄靠刀柄的弹性变形 不但刀柄的1 10 锥面与机床 主轴孔的 1 10 锥面接触 而且使刀柄的法兰盘面与主轴面也紧密 11 接触 这种双面接触系统在高速加工 连接刚性和重合精度上均优 于 7 24 的通用刀柄 HSK 真空刀柄能够提高系统的刚性和稳定性以及在高速加工时的产 品精度 并缩短刀具更换的时间 在高速加工中发挥很重要的作用 其适应机床主轴转速达到60 000 转 分 HSK 工具系统正在被广 泛用于航空航天 汽车 精密模具等制造工业之中 12 HSK 刀柄有 A 型 B 型 C 型 D 型 E 型 F 型等多种规格 其 中常用于加工中心 自动换刀 上的有 A 型 E 型和 F 型 A 型和 E 型的最大区别 1 A 型有传动槽而 E 型没有 所以相对来说A 型传递扭矩较大 相对可进行一些重切削 而E 型传递的扭矩就比较小 只能进行 一些轻切削 2 A 型刀柄上除有传动槽之外 还有手动固定孔 方向槽等 所 以相对来说平衡性较差 而E 型没有 所以 E 型更适合于高速加 工 E 型和 F 型的机构完全一致 它们的区别在于 同样称呼的E 型和 F 型刀柄 比如 E63 和 F63 F 型刀柄的锥部要小一号 也 就是说 E63 和 F63 的法兰直径都是 63 但 F63 的锥部尺寸只 和 E50 的尺寸一样 所以和E63 相比 F63 的转速会更快 主 轴轴承小 2 刀柄的装刀形式 弹簧夹头刀柄 主要用于钻头 铣刀 丝锥等直柄刀具及工具的装夹 卡簧弹性变 形量 1mm 夹持范围在直径 0 5 32mm 13 液压夹头 A 锁紧螺钉 使用内六角扳手将锁紧螺钉拧紧 B 锁紧活塞 将液压媒质压入膨胀室 C 膨胀室 受液体挤压产生压力 D 薄膨胀衬套 在锁紧过程中使刀具装夹杆中