高速铣削加工模具之刀具与机床连接技术塑料环

高速铣削加工模具之刀具与机床连接技术

在高速铣削加工模具中，刀具技术最关键，而且涉及面多，主要体现在刀具材料及几何参数选择、刀具的损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具的安全性等问题上。相关报道

刀具材料及几何参数选择

刀具的损坏与检测

刀具与机床的连接技术

刀具的安全性

在高速切削条件下，刀具与机床的连接系统是影响加工精度和刀具安全性的重要方面，传统的标准7：24锥度实心长刀柄结构已不能满足高速切削的要求，必须研制和开发各种新型结构的刀柄来连接刀具与机床。高速切削条件下，要求刀具系统（刀具、夹头和刀柄）具有以下特点：

（１）较高的刀具系统精度

刀具系统精度包括系统定位夹持精度和刀具重复定位精度，前者指刀具与刀柄、刀柄与机床主轴的连接精度；后者指每次换刀后刀具系统精度一致性。刀具系统具有较高的系统精度，才能保证高速加工条件下刀具系统应有的静态和动态稳定性。

（２）较高的刀具系统刚性

刀具系统的静、动刚性是影响加工精度及切削性能的重要因素。刀具系统刚性不足会导致刀具系统振动，从而降低加工精度，并加剧刀具的磨损，降低刀具的使用寿命。

（３）较好的动平衡性

高速加工条件下，微小质量的不平衡都会造成巨大的离心力，引起机床和加工过程的急剧振动。因此，高速刀具系统的动平衡非常重要。

为了适应高速切削加工对刀具系统的要求，近十多年来，各工业发达国家相继研制开发了多种新型结构的刀柄。目前最具有代表性的是德国的HSK刀柄、美国的KM刀柄以及日本的BIG—PLUS刀柄。

HSK刀柄由锥面和法兰端面完成径向和轴向双面定位，实现与主轴的刚性连接。当刀柄在机床主轴上安装时，锥度为1：10的空心短锥柄与主轴锥孔完全接触，起到定心作用，实现刀具与主轴间的同轴度。此时，HSK刀柄法兰盘与主轴端面间还存在着约0.1mm的间隙。在拉紧机构作用下，拉杆向左移动使其前端锥面将弹性夹爪径向胀开，同时夹爪的外锥面作用在空心短锥柄内孔的30°锥面上，空心短锥柄产生弹性变形，并使其端面与主轴端面靠紧，实现了刀柄与主轴锥面和主轴端面同时定位和夹紧的功能。

KM刀柄是与HSK刀柄并存的1：10短锥空心刀柄，锥柄长度仅为标准7：24锥度实心长刀柄的1/3。由于配合锥度较短，部分解决了端面与锥面同时定位而产生的干涉问题。另一方面，KM刀柄与主轴锥孔间的配合过盈量较高，可达HSK刀柄结构的2～5倍，连接刚度比HSK刀柄高。同时，与其它类型的空心锥柄连接相比，相同法兰外径采用的锥柄直径较小，因而主轴锥孔在高速旋转时扩张小，高速性能好。 通过对刀具材料及几何参数、刀具损坏与检测、刀具与机床的连接技术、刀具安全性四个方面分析了高速铣削淬硬模具时对刀具的要求，只有解决好高速铣削刀具这些问题，才有利于模具高速铣削加工技术的推广应用。

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