HSK工具系统的特点
时间：2024-04-09 15:00:15 来源：admin 点击：0次
HSK工具系统最突出的特点就是端面和锥面同步接触。就其本身的定位而言，这种保证锥面和端面同时定位的方式实质上是过定位，但由于精密制造保证了高的相互位置精度，反而增强了安装刚性。按DIN的规定，HSK刀柄分为6种形式。
（1）HSK工具系统最突出的特点是端面和锥面同时接触。夹紧时，由于主轴孔锥面和刀柄锥面有过盈，所以刀柄锥面受压产生弹性变形，同时刀柄向主轴锥孔轴向位移以消除初始的端面间隙，实现端面之间的贴合，这样就实现了双面同步夹紧。就其本身定位而言，这种保证锥面和端面同时定位的方式实质上是过定位。HSK刀柄的定位精度包括径向定位精度和轴向定位精度。在径向定位精度方面，HSK接口的径向精度是锥面接触特性决定的，即HSK刀柄锥面大端与主轴锥孔的大端的配合状况，这点与7：24锥度刀柄一致（二者的径向精度均可达到0.2μm ）。HSK接口的轴向精度是采用接触端面进行轴向定位的，可达到0.2μm ，而7：24锥度刀柄仅由锥柄定位，轴向定位误差为15μm。HSK接口的轴向精度不受夹紧力大小的影响，仅由结构决定。由于端面贴合后刀柄端面起到了支承作用，可以防止在高速加工时，由于主轴孔和刀柄的膨胀差异而产生的刀柄轴向串动，提高了轴向精度。（2）中空薄壁结构。中空薄壁结构是HSK刀柄的一个重要特征，是保证HSK工具系统工作的必要结构。要实现上一条所述的“端面和锥面同时接触”，锥面必须产生弹性变形。与实心刀柄相比，空心薄壁柄产生弹性变形要容易很多，所需要消耗的夹紧力也要小很多；同时，当主轴高速回转时，空心薄壁的径向膨胀量与主轴内锥孔相差不大，有利于在较大转速范围内保持锥面的可靠接触。HSK刀柄的空心柄部还为夹紧机构提供了安装空间，以实现由内往外的夹紧。这种夹紧方式的好处是把离心力转化成为夹紧力，使刀柄在高转速下工作时夹紧更可靠。此外，HSK刀柄的空心柄部还便于内部切削液的供应。（3）1：10的短锥。7：24锥度刀柄之所以要采用大锥度长结构，是因为刀柄与主轴端面有间隙没有贴合，此时长锥面要起支承刀柄工具系统的作用。而HSK刀柄由于采用了端面和锥面同时接触定位，端面贴合后刀柄端面已经起到了支承刀柄的作用，这样主轴与锥体的接触长度对工具系统的刚度影响很小，为了克服加工误差对双面过定位结构的影响，只能尽量缩短锥面的接触长度。同样，7：24锥度刀柄在设计时并没有考虑采用端面定位时过定位带来的对制造精度的影响。由于锥角大，当锥体直径方向产生1μm的误差时，允许的轴向端面位置误差只有大约3μm（而采用1：10锥度刀柄，允许的轴向端面位置误差可以有大约10μm），这对系统的制造精度要求非常高。另外，由于钢材的摩擦系数大约为0.1，为了保证刀柄夹紧后能自锁，刀柄的锥度原则上不能大于0.1，但太过小的锥度会增加刀柄锥面的摩擦。所以HSK刀柄最终采用的是1：10 的短锥。（4）锥面严格的过盈量保证连接刚度HSK刀柄锥部尺寸以及刀柄锥部与主轴锥孔的配合状况对连接刚度的影响是双重的。一方面，为了HSK刀柄在较大工作载荷范围内保持较高刚性，必须保证有足够大的夹紧力传递到刀柄端部，使之与主轴端面紧密贴合，这就要求刀柄锥部和主轴锥孔的配合过盈量不能太大；另一方面，为使重载时刀柄的连接刚度不会急剧下降，就必须保证刀柄锥部和主轴锥孔的配合过盈量足够大。因此，对刀柄锥部和主轴锥孔的加工精度提出了极高要求。实际上，HSK刀柄1：10的提法只是近似值。ISO12164标准中明确规定了HSK刀柄的锥度为1：9.98，而主轴锥度为1：10。这样的规定保证在刀柄锥部和主轴锥孔拉紧连接过程中，圆锥的大端首先接触，随着发生弹性变形，使刀柄与主轴的端面发生过定位全面接触，有利于保证锥面严格的过盈量，减小锥面消耗的夹紧力，使大部分夹紧力可以有效地传递到接触端面，从而确保HSK接口的承载能力。
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