HSK工具系統(tǒng)的特點(diǎn)
時(shí)間：2024-04-09 15:00:15 來源：admin 點(diǎn)擊：0次
HSK工具系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)就是端面和錐面同步接觸。就其本身的定位而言，這種保證錐面和端面同時(shí)定位的方式實(shí)質(zhì)上是過定位，但由于精密制造保證了高的相互位置精度，反而增強(qiáng)了安裝剛性。按DIN的規(guī)定，HSK刀柄分為6種形式。
6種型號的HSK刀柄共同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：（1）HSK工具系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)是端面和錐面同時(shí)接觸。夾緊時(shí)，由于主軸孔錐面和刀柄錐面有過盈，所以刀柄錐面受壓產(chǎn)生彈性變形，同時(shí)刀柄向主軸錐孔軸向位移以消除初始的端面間隙，實(shí)現(xiàn)端面之間的貼合，這樣就實(shí)現(xiàn)了雙面同步夾緊。就其本身定位而言，這種保證錐面和端面同時(shí)定位的方式實(shí)質(zhì)上是過定位。HSK刀柄的定位精度包括徑向定位精度和軸向定位精度。在徑向定位精度方面，HSK接口的徑向精度是錐面接觸特性決定的，即HSK刀柄錐面大端與主軸錐孔的大端的配合狀況，這點(diǎn)與7：24錐度刀柄一致（二者的徑向精度均可達(dá)到0.2μm ）。HSK接口的軸向精度是采用接觸端面進(jìn)行軸向定位的，可達(dá)到0.2μm ，而7：24錐度刀柄僅由錐柄定位，軸向定位誤差為15μm。HSK接口的軸向精度不受夾緊力大小的影響，僅由結(jié)構(gòu)決定。由于端面貼合后刀柄端面起到了支承作用，可以防止在高速加工時(shí)，由于主軸孔和刀柄的膨脹差異而產(chǎn)生的刀柄軸向串動(dòng)，提高了軸向精度。（2）中空薄壁結(jié)構(gòu)。中空薄壁結(jié)構(gòu)是HSK刀柄的一個(gè)重要特征，是保證HSK工具系統(tǒng)工作的必要結(jié)構(gòu)。要實(shí)現(xiàn)上一條所述的“端面和錐面同時(shí)接觸”，錐面必須產(chǎn)生彈性變形。與實(shí)心刀柄相比，空心薄壁柄產(chǎn)生彈性變形要容易很多，所需要消耗的夾緊力也要小很多；同時(shí)，當(dāng)主軸高速回轉(zhuǎn)時(shí)，空心薄壁的徑向膨脹量與主軸內(nèi)錐孔相差不大，有利于在較大轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)保持錐面的可靠接觸。HSK刀柄的空心柄部還為夾緊機(jī)構(gòu)提供了安裝空間，以實(shí)現(xiàn)由內(nèi)往外的夾緊。這種夾緊方式的好處是把離心力轉(zhuǎn)化成為夾緊力，使刀柄在高轉(zhuǎn)速下工作時(shí)夾緊更可靠。此外，HSK刀柄的空心柄部還便于內(nèi)部切削液的供應(yīng)。（3）1：10的短錐。7：24錐度刀柄之所以要采用大錐度長結(jié)構(gòu)，是因?yàn)榈侗c主軸端面有間隙沒有貼合，此時(shí)長錐面要起支承刀柄工具系統(tǒng)的作用。而HSK刀柄由于采用了端面和錐面同時(shí)接觸定位，端面貼合后刀柄端面已經(jīng)起到了支承刀柄的作用，這樣主軸與錐體的接觸長度對工具系統(tǒng)的剛度影響很小，為了克服加工誤差對雙面過定位結(jié)構(gòu)的影響，只能盡量縮短錐面的接觸長度。同樣，7：24錐度刀柄在設(shè)計(jì)時(shí)并沒有考慮采用端面定位時(shí)過定位帶來的對制造精度的影響。由于錐角大，當(dāng)錐體直徑方向產(chǎn)生1μm的誤差時(shí)，允許的軸向端面位置誤差只有大約3μm（而采用1：10錐度刀柄，允許的軸向端面位置誤差可以有大約10μm），這對系統(tǒng)的制造精度要求非常高。另外，由于鋼材的摩擦系數(shù)大約為0.1，為了保證刀柄夾緊后能自鎖，刀柄的錐度原則上不能大于0.1，但太過小的錐度會(huì)增加刀柄錐面的摩擦。所以HSK刀柄最終采用的是1：10 的短錐。（4）錐面嚴(yán)格的過盈量保證連接剛度HSK刀柄錐部尺寸以及刀柄錐部與主軸錐孔的配合狀況對連接剛度的影響是雙重的。一方面，為了HSK刀柄在較大工作載荷范圍內(nèi)保持較高剛性，必須保證有足夠大的夾緊力傳遞到刀柄端部，使之與主軸端面緊密貼合，這就要求刀柄錐部和主軸錐孔的配合過盈量不能太大；另一方面，為使重載時(shí)刀柄的連接剛度不會(huì)急劇下降，就必須保證刀柄錐部和主軸錐孔的配合過盈量足夠大。因此，對刀柄錐部和主軸錐孔的加工精度提出了極高要求。實(shí)際上，HSK刀柄1：10的提法只是近似值。ISO12164標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定了HSK刀柄的錐度為1：9.98，而主軸錐度為1：10。這樣的規(guī)定保證在刀柄錐部和主軸錐孔拉緊連接過程中，圓錐的大端首先接觸，隨著發(fā)生彈性變形，使刀柄與主軸的端面發(fā)生過定位全面接觸，有利于保證錐面嚴(yán)格的過盈量，減小錐面消耗的夾緊力，使大部分夾緊力可以有效地傳遞到接觸端面，從而確保HSK接口的承載能力。
