靜壓膨脹式刀具夾頭近年來，數控機床朝著“高速、高效、高精度”的方向發展，國產加工中心的主軸轉速一般為800012000r/min，國外加工中心的主軸轉速一般為1000018000r/min，德國、瑞士等國新推出的高速加工中心或高速銑床的主軸最高轉速一般在1000060000r/min，同時，主軸具有很高的回轉精度，其徑向跳動一般不超過2?m。這樣，人們除了要求刀具符合高速機床的要求之外，對刀具夾持系統也提出了很高的要求，具體表現在夾持回轉精度、動平衡性能以及動力學性能等各個方面。從而使新型精密刀具夾持技術應運而生，得以快速發展，開發出了多種新型刀具夾持系統。下面將分析、介紹德國雄克（Schunk）公司生產的兩種新型精密刀具夾持系統。 1 靜壓膨脹式刀具夾頭1.加壓螺栓 2.油腔 3.夾持孔圖1 靜壓膨脹式刀具夾頭的結構原理圖科太克表1 雄克公司靜壓膨脹式刀具夾頭直接夾緊所能傳遞的扭矩刀具被夾部直徑（mm）681012141618202532傳遞的扭矩（Nm）814354573112175280350450注:表中數據是在大量實測數據的基礎上，考慮了一定的安全系數后給出的。被測刀具的刀桿為光滑圓柱體，精度等級h6，其被夾部長度滿足DIN6535和DIN1835標準。測試時的工作溫度2025。o 工作原理 o 性能特點 o 使用要求圖1為靜壓膨脹式刀具夾頭（又稱液壓夾頭）的結構原理圖。該夾頭的特點是采用了靜壓膨脹結構:在夾頭主體與夾緊孔內壁之間做了環形封閉油腔，油腔內充滿了專用液壓油，夾緊孔內壁具有很好的彈性。當擰緊加壓螺栓1時，油腔內壓力升高，使密閉的油腔的每個部分都受到均勻的壓力，從而將有彈性的夾緊孔內壁收縮而夾緊刀具：當松開加壓螺栓1時，油腔內油壓回落，夾緊孔內壁在彈性回復力的作用下回復到原始直徑而松開刀具。 靜壓膨脹結構不但可以做成夾緊刀桿外圓的夾頭，也可以做成芯軸脹緊內孔，用于夾持滾刀等，還可以做成同時夾緊外圓和脹緊內孔的復合刀具夾頭。 靜壓膨脹式刀具夾頭具有優良的技術性能:夾持回轉精度3?m：重復夾緊精度2?m：穩定可靠的夾緊力：能夠傳遞很大的扭矩（表1）；極優的阻尼減振性能：夾緊系統具有全封閉結構，無磨損，經久耐用：能夠有效地提高切削加工的精度和加工表面質量：可以顯著改善刀具在切削加工中的受力狀態，成倍提高刀具使用壽命。 生產靜壓膨脹式刀具夾頭需要經過精確的理論計算、優良的熱處理和精密的制造過程。為了適應高速切削的要求，還要進行動平衡檢測和調試。動平衡一般是按照德國工業應用研究組織AIF推薦的動平衡指標: SK40，SK50G6.3/15000r/minHSK-A32-63G6.3/15000r/minHSK-A80-100G6.3/12000r/minHSK-C32-63G6.3/15000r/minHSK-C80-100G6.3/12000r/minHSK-E32-63G6.3/30000r/min如果有更高的轉速要求，經過更精細的動平衡，可以使靜壓膨脹式刀具夾頭適用于50000r/min的工作轉速。在德國達姆施塔特生產技術和切削機床研究所進行的測試中，雄克公司的靜壓膨脹式刀具夾頭在105r/min的轉速下仍能保持良好的力學性能。 靜壓膨脹式刀具夾頭的使用要求是:當被夾刀具的外徑為68mm時，要求刀桿的精度等級為h6：當刀具外徑大于8mm時，刀桿的精度等級可以放寬到h7。同時，要保證刀桿被夾持的最小長度，例如?20mm的刀具的最小夾持長度為42.5mm，實際使用時只要將刀具在刀柄孔中插到底即可。刀桿型式必須符合DIN1835的A型（光滑圓柱刀桿）和AB型（中部銑有平面的圓柱刀桿），其它型式的刀桿要加中間過渡套才能使用。刀具夾頭的最佳工作溫度為2050，當實際工作溫度超過50時，生產企業要對刀具夾頭做特殊處理。2 應力鎖緊式刀具夾持器（a）（b）（c）（d）圖2 TRIBOS刀具夾持器的工作原理圖科太克圖3 TRIBOS-R刀具夾持器的結構示意圖科太克表2 TRIBOS-S刀具夾持器能傳遞的最小扭矩夾持直徑（mm）68101214161820傳遞的最小扭矩（Nm）51320305580100200注:表中數據是考慮了一定的安全系數后給出的，被測刀具的刀桿精度等級h6。o 工作原理 o 性能特點 o 使用要求應力鎖緊式刀具夾持器以TRIBOS命名，它是德國雄克公司的專利產品，它的工作原理如圖2所示，其夾持孔具有特殊的幾何形狀（圖2a），在原始狀態下，刀具無法插入夾持孔內。安裝刀具時，使用專用加載器對夾持段從外部加壓，將夾持孔壓成圓孔（圖2b），此時可以將刀桿順利地插入夾持孔內（圖2c），然后松開加載器，撤掉外部載荷，夾持孔將試圖回復到原始狀態，于是刀桿就被強大的彈性回復力夾緊（圖2d）。同樣，使用加載器可以方便地取出或更換刀具。 TRIBOS刀具夾持器有兩種類型，分別為TRIBOS-S和TRIBOS-R。TRIBOS-S刀具夾持器如圖2所示，它的夾持段外徑很細小，可以做成刀具加長桿，用于需要加長刀具的場合，例如深型腔模具的加工：也可以直接做成刀具夾頭，用于會發生幾何干涉的零件特殊部位的加工。由于它的外徑很細，剛性相對較差，所以只能用于輕切削加工。為了提高TRIBOS刀具夾持器的剛性，又開發了TRIBOS-R刀具夾持器。與TRIBOS-S相比，TRIBOS-R加大了夾持段的外徑，設計了減振的特殊的空腔結構（空腔中注滿了熱固性塑料），如圖3所示，使刀具夾持器的剛性和夾持力都得到很大的提高，可以用于重切削加工。 TRIBOS刀具夾持器有很好的技術特性:回轉精度3?m：重復夾緊精度3?m：穩定可靠的夾緊力：能傳遞很大的扭矩：采用完全對稱的結構，夾持器沒有滑動件，無磨損，免維護，經久耐用，適用于高速切削：用加載器裝刀，換刀迅速、方便，加載器不需要外部動力源：TRIBOS-S刀具夾持器的夾持段具有極小的外徑：TRIBOS-R刀具夾持器具有很好的剛性、優良的阻尼減振性能，可以提高切削加工精度，改善加工表面質量。即使是TRIBOS-S刀具夾持器也能傳遞相當大的扭矩，可以滿足絕大部分精加工的要求。表2列出了TRIBOS-S刀具夾持器所能傳遞的最小扭矩。TRIBOS刀具夾持器的動平衡檢測、調試和動平衡指標與靜壓膨脹式刀具夾頭基本相同。如果有更高的轉速要求，經過更精細的動平衡，可以使TRIBOS刀具夾持器適用于85000r/min的工作轉速。在德