作者：江蘇大學 薛宏麗 王貴成 盧章平    來源：《工具技術》 <_$]!Z6UR  
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1 引言 4 AZ~<e\  
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高速加工是集材料科學、工程力學、機械動力學和制造科學于一體的高新加工技術，在汽車制造、航空航天和機械加工多個行業(yè)得到了越來越廣泛的應用。高速加工工具系統(tǒng)是高速加工機床的重要組成部分，其性能直接影響到加工質量和加工效率。因此，高速加工工具系統(tǒng)的研究與開發(fā)倍受國內外機械工程專家和學者的關注。 A'r 3%mC  
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半個多世紀以來，傳統(tǒng)的BT(7:24錐度)工具系統(tǒng)在機械加工中發(fā)揮了重要作用。但是，在高速加工中，主軸工作轉速達到每分鐘數(shù)萬轉，在離心力作用下，主軸孔的膨脹量比實心的刀柄大，使錐柄與主軸的接觸面積減少，導致BT工具系統(tǒng)的徑向剛度、定位精度下降；在夾緊機構拉力的作用下，BT刀柄的軸向位置發(fā)生變化，軸向精度下降，從而影響加工精度；機床停車時，刀柄內陷于主軸孔內將很難拆卸。另外，由于BT工具系統(tǒng)僅使用錐面定位、夾緊，還存在換刀重復精度低、連接剛度低、傳遞扭矩能力差、尺寸大、重量大、換刀時間長等缺點。為解決上述問題，美國、德國、日本等工業(yè)發(fā)達國家相繼開發(fā)出若干新型工具系統(tǒng)，以滿足現(xiàn)代機械加工生產的要求。 .Uq?SmK  
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2 國外新型工具系統(tǒng)的開發(fā) c.-h'1  
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2.1 HSK工具系統(tǒng) _Z?{&k  
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HSK刀柄是德國阿亨工業(yè)大學機床研究所研究開發(fā)的一種新型的高速短錐刀柄，其結構特點是空心、薄壁、短錐，錐度為1:10；端面與錐面同時定位、夾緊，刀柄在主軸中的定位為過定位；使用由內向外的外漲式夾緊機構。 ?T=]?[  
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HSK工具系統(tǒng)最突出的特點就是端面和錐面同步接觸。夾緊時，由于錐部有過盈，所以錐面受壓產生彈性變形，同時刀柄向主軸錐孔軸向位移，以消除初始間隙，實現(xiàn)端面之間的貼合，這樣就實現(xiàn)了雙面同步夾緊。就其本身的定位而言，這種保證錐面和端面同時定位的方式實質上是過定位。HSK接口的徑向精度是由錐面接觸特性決定的，這一點與BT錐柄一致(二者的徑向精度均可達到0.2μm)。HSK接口的軸向精度由接觸端面決定，這與BT錐柄明顯不同，中空結構是HSK刀柄的一個重要特征。要實現(xiàn)雙面接觸，錐面必須產生彈性變形，與實心柄相比，空心柄產生彈性變形容易得多，所消耗的夾緊力也小得多，而當主軸高速回轉時，空心薄壁的徑向膨脹量與主軸內錐孔相差不大，有利于在較大轉速范圍內保持錐面的可靠接觸。HSK刀柄的空心柄部還為夾緊機構提供了安裝空間，以實現(xiàn)由內向外的夾緊。這種夾緊方式可以把離心力轉化為夾緊力，使刀柄在高轉速下工作時夾緊更為可靠。此外，HSK刀柄的空心柄部還使內部切削液的供應成為可能。 jXA!9_L7  
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HSK工具系統(tǒng)以其定位精度高，靜、動態(tài)剛度高，尺寸小、重量輕、結構緊湊，適合高速切削等優(yōu)點，已成為高速加工中最有發(fā)展?jié)摿Φ母呒壪到y(tǒng)。國際標準化組織最終確定以HSK為新型工具系統(tǒng)的國際標準，并于2001年頒布了該項ISO標準(ISO12164)。 ;,