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适用于加工中心刀具与高速主轴的联接方法
日期：2010年01月29 来源：沈阳第一机床厂 关键字：加工中心
从以上的分析可知，刀具与主轴联接中存在的主要问题是联接刚度、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，加工中心主要有以下几种方法：
1)对现有的标准7：24锥孔联接的结构进行改进，摇臂钻床消除联接时联接面之间的间隙，改善标准7：24联接的静态性能，如美国的WSU-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锥孔联接结构的前提下，实现锥孔和端面同时接触定位。如日立精工公司的H．F．C“日立”端面限位刀柄；大昭和精机株式会社的BIG—PLUS刀柄；圣和精机株式会社的SHOWA D—F-C刀柄；株式会社日研丁作所的3LOCK刀柄等，都可以实现锥—面同时接触定位。
4)改用小锥度，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，加工中心改善标准锥柄的高速性能。如日立精工公司的H．P．C(Hitachi FacingStop)“日立”端面限位刀柄，摇臂钻床主轴轴端采用碳素纤维周向缠绕的结构，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)取消键联接，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联接。如用三棱变形联接、热装联接以及液压夹紧联接等。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，防止刀柄的振动。加工中心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，摇臂钻床涂层刀具的寿命提高5倍以上。
要使73／轴联接具有良好的高速性能，最佳途径仍是将原来仅靠锥面联接定位，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，但因其能弥补仅靠锥面定位方案的许多不足，现已成为高速刀具与主轴联接的主要结构形式。目前，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，加工中心目前对73／轴联接研究得比较成功的主要有两大类型：一是摒弃原有的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、摇臂钻床美国的KM系列刀柄和日本的NC5刀柄等；另一种是为降低成本，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，如美国的WSU系列刀柄、日本BIG—PLUS刀柄、3LOCK刀柄等。加工中心现在我们介绍一下常用的HSK刀柄。
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