加工中心刀柄.docx

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1、加工中心刀柄介绍随着加工中心在零件机械加工中的运用越来越普遍，加工中心刀柄的使用也越来越多。但是，刀柄的种类有很多，我们必须选择精度足够的、经济的、使用方便的刀柄用于零件的加工，这就要求我们对刀柄有全面的了解。刀柄，用于连接加工中心主轴与切削刃具的装备。这就如同人用手拿着笔写字，人是机床，笔是切削刃具，手就是刀柄。如图1所示，由于刀柄是与主轴连接、与刀具连接，所以刀柄的分类也主要有两种分类。按与加工中心主轴的连接方式分类：分为7:24锥度刀柄和1:10锥度刀柄；按刀柄与刀具的连接方式分类：分为侧固式刀柄、弹簧夹套式刀柄、液压刀柄、热涨刀柄等。图1一、刀柄与主轴

2、连接方式加工中心的主轴和刀柄之间通常采用锥度配合。锥度配合特点是具有定心性好、间隙或过盈可以方便地调整等。图2锥度C=（D-d）/L，如图2。因此刀柄按锥度也分为7：24和1：10两大类。（一）、7:24锥度刀柄定位原理及特点1、7:24锥度刀柄定位原理图3图47:24锥度刀柄通过长锥面限制X、Y方向的移动及转动，Z方向的移动5个自由度，通过拉力F与锥面产生的摩擦力限制Z轴的转动（如图3、图4所示），从而实现刀柄的完全定位，此定位方式刀柄端面与主轴端面有间隙，如BT系列刀柄。2、7:24锥度刀柄的特点优点：1）、不自锁，可以实现快速装卸刀具；2）、刀柄的锥体在

3、拉杆轴向拉力的作用下，紧紧地与主轴的内锥面接触。3）、7：24锥度的刀柄在制造时只要将锥角加工到高精度即可保证连接的精度，所以成本相应比较低，而且使用可靠。缺点：1）、单独的锥面定位。7：24锥度刀柄连接锥度较大，锥柄较长，导致a、换刀行程长，换刀时间慢；b、刀柄重量增加，机床损耗功率增加。2）、在高速旋转时，由于离心力的作用，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，见图5，但是与之配合的7：24锥度刀柄由于是实心的所以膨胀量较小。（如：在离主轴中心r=0.02m处，一质量为m=100g的质点,在机床主轴转速为n=12000r/mi

4、n时，所受到的离心力为F=3158.3N，即为315.83Kg的力。）图5则有：a、刀柄旋转时，在拉杆拉力的作用下，刀柄向内位移，轴向精度低；b、刀具总的刚度会降低，导致刀具前端径向跳动大，加工位置的表面质量、位置精度都差；c、每次换刀后刀柄的径向尺寸都可能发生改变，存在着重复定位精度不稳定的问题；d、不适合高速切削（二）、1:10锥度刀柄两面定位原理及特点1、1:10锥度刀柄两面定位原理图6图71:10锥度刀柄，锥度部分为中空，当机床拉紧刀柄时，刀柄端面与主轴端面紧密贴合，同时刀柄锥面发生弹性形变，紧密贴合，形成过定位，限制刀柄X、Y方向的移动及转动，Z方向

5、的移动5个自由度（刀柄坐标如图4所示），另通过主轴的拉力，锥面之间、端面与端面之间产生的摩擦力限制Z轴的转动，如HSK系列刀柄。2、1:10锥度刀柄两面定位的特点优点：1）、1:10锥度刀柄的结构形式与常用的7:24锥度刀柄不同，它是一种新型的高速锥型刀柄，在拉紧力作用下，端面定位防止刀柄的轴向窜动，轴向重复定位精度高达1μm；同时端面紧紧贴合，产生很大的静摩擦力，对主轴锥孔受离心力变大有很好的抑制作用，所以其径向跳动不超过5μm。具有高的轴向及径向精度。2）、1:10短锥柄部长度短（约为标准7:24锥柄长度的1/2）、重量轻（柄部空心），因此有利于减少换刀时

6、间及机床的小型化；3）、由于1:10刀柄是双面贴合，则其具有更大的动、静径向刚度，所以刀具系统不易产生震动，加工精度高，刀具也不易磨损。同时也非常适合在高转速下使用，定心准确，1:10刀柄可使用于60000r/min的主轴转速。4）、较好的动平衡性，在高速切削加工条件下，微小质量的不平衡都会造成巨大的离心力，在加工过程中引起机床的剧烈震动。图8图9缺点：1）、结构复杂，制造精度要求高，成本高（刀柄价格是普通标准7:24刀柄的1.5～2倍）。2）、1:10刀柄是通过锥面变形来实现两面定位的，当刀柄处于高速旋转时，变形、应力都会更加严重，从而使得可靠性下降。（三）

7、、7:24锥度刀柄和1:10锥度刀柄的对比1、轴向变化对比图10从上图10可看出，在转速≤10000r/min时，7:24锥度刀柄与1:10锥度刀柄轴向变化差异不大；在转速≥10000r/min时，7:24锥度刀柄轴向变化量剧烈增大。2、加工效果对比图11图12如图11、图12所示，在加工条件相同的情况下，1:10锥度刀柄加工的表面质量明显高于7:24锥度刀柄。所以，我们在选择刀柄锥度时，如果使用到的最大转速≤10000r/min，轴向精度要求不太高，表面质量要求不太高时，我们可以选择成本更低的7:24锥度刀柄，如BT系列刀柄。相反，我们就选择1:10锥度刀柄

8、，如HSK系列刀柄。二、刀柄与刃具连接