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刀柄

/tool holder/
条目作者邹斌

邹斌

最后更新 2022-12-23
浏览 128
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机械主轴与刀具和其他附件工具的连接件。

英文名称
tool holder
所属学科
机械工程

主要标准有BT、SK、CAPTO、BBT、HSK等几种规格的主轴型号。BT和BBT为日本标准,是普遍使用的一种标准。SK(DIN6987)为德国标准。传统刀柄有ER型、强力型、侧固型、平面铣刀型,以及钻夹头和莫氏锥柄。现代刀柄有液压刀柄、热胀刀柄、PG(冷压)型等。

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(图1),刀柄为中空,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。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。

图1 HSK刀柄结构图1 HSK刀柄结构

KM刀柄结构与HSK刀柄相似,也是采用了空心短锥结构,锥度为1/10并且也是采用锥面和端面同时定位、夹紧工作方式(图2),主要区别在于使用的夹紧机构不同。KM刀柄使用的夹紧力更大,系统的刚度更高。但是KM刀柄锥面上开有两个对称的圆弧凹槽(夹紧时应用),相比之下显得单薄,有些零件的强度较差,因此需要非常大的夹紧力才能正常工作。

图2 KM刀柄结构图2 KM刀柄结构

NC5刀柄也采用了空心短锥结构,锥度为1/10,并且采用锥面和端面同时定位、夹紧工作方式(图3)。由于扭矩是由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。

图3 NC5刀柄结构图3 NC5刀柄结构

与其他刀柄的区别是,NC5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。其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,为空心短锥结构,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扭矩传递,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。

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