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数控车床BIG‘PLUS刀柄的开发与应用
日期：2009年11月10 来源：沈阳第一机床厂 关键字：数控车床
针对HSK刀柄的不足，㈠本BLG-DaishowaSeiM公司成功地开发一种称为“Big-plus”的机床主轴与刀具的接㈠，实现刀具装夹的最佳化。该系统仍采用锥柄，因此可’j现有的刀柄完全兼容，不会增加额外的刀具成本。由于它同样实现了机床主籼与刀柄之间的锥面和端面的同时接触，从而满足了机床—刀具接口对稳定性和精度的要求。
现有的连接在主釉端面与刀具怯兰之间存在—个间隙，只有锥面接触。数控车床而Big—plus系统则把这个间隙量分配给主轴和刀柄各一半，分别加艮主轴和刀柄法兰的尺；十，开发配套的Big-plus加长主轴和加厚法兰的Big-plus刀柄。
Big和us刀柄的连接刚性提高几倍，又与标准刀具完全兼容，即它可以装在现有机床的主轴上使用，同样，现有的锥柄刀具也可以装在Big-plus的主轴上使用。因此，要实现主轴端面与刀具法兰同时接触，就必须同时采用Big-plus的主轴和刀柄。
Big—声us系统的主要特征足，当刀具拉入机床工轴时引起主轴锥扎的弹件9‘张。装刀时，刀具送入主轴以后在主轴端面与刀柄法兰之间留有约0．02mm的间隙，斗刀柄被完全拉入时，主轴端口弹性扩张，数控车床实现锥面与端面的同时接触。
为了确保锥面与端面的同时接触，Big-plus系统的主轴和刀柄必须精确制作，以保证在刀柄拉入时伴随主轴的扩张实现刀具的轴向移动和端面接触所需要的尺寸精度。为此，需要有三个量规控制主轴锥孔的制造尺寸：(a)是校对环规，规定主轴锥面定位时端面的尺寸增量片；(b)是带表塞规，它把校对环规的片尺寸传递给主轴：(c)是带表的辅助锥规，它测量刀柄拉入时由于主轴扩张所对应的刀柄轴向位移量。
拉紧刀柄时，主轴的扩张量和土轴的设计与拉紧力有关。土轴锥面定位时，数控车床其端回位置尺寸允差越窄，则主轴9‘张量越小。与标准的7：24锥柄比较，Big-plus锥柄对弯矩的承载能力因一个明显加人的支撑直径而提高，从而显著地提高了装夹稳定性。在标准的7：24锥柄上弯矩的支撑直径是锥柄上的公称直径，而Big-plus刀柄的支撑直径是法兰的外径，根据圆截面的惯性矩公式，刀杆的挠度与直径的4次方成反比，由此得出，Big-plus相比标准7：24刀柄承受弯矩的能力是：对于$K40号刀柄提高3．5倍，对于SK50峙刀柄则提高3．9倍。
Big—plus刀柄装灾的稳定性可以与HSK刀相媲美。但HSK的锥柄比7：24锥柄短，数控车床因此换刀行程短、速度快，这是有利的一面：然而短锥柄也有小利的一面，尤其是HSK-A型刀柄，其传动键与手轴锥孔是一个整体，山于制造技术上的原因，处于键这一段的锥面很难精确制造，使刀柄实际的有效锥面短于名义锥面。在使用长刀具或径向力大的刀具时，垭锥柄就成为一个缺点。根据杠杆定律，产生在刀具参考直径处的切削力尸1作用在刀柄的法兰处，在那里起一个回转中心的作用，力再从该点传递到锥柄的最后端支承点上，产生力尸2。锥柄越短，数控车床在那里产生的力尸2越大，其轴向分力芦p也越大(这是一个向外椎刀柄的力，大的推力对刀柄装夹的稳定性会产生不利的影响)。
Big-plus系统在应用中显示了很好的效果。在高的切削参数下，比现有的刀柄更可靠，井提高加下效率。刀柄的跳动减少，重复换刀精度提高，有用于延长刀具的寿命，提高加丁质量和加下的安今性。数控车床由于实现了锥面与端面的同时接触，避免了高速旋转时主轴扩张所引起的刀具轴向窜动，因此在高速切削领域叮实现很高的加工精度。
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