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HSK工具錐柄的檢測與動平衡

作者： 時間：2017-02-27 來源：網絡 收藏
在現代汽車制造、飛機制造、氣輪機制造等行業中，為提高生產效率，普遍采用高速和超高速切削，主軸轉速達每分鐘上萬轉乃至數萬轉的切削機床已屢見不鮮。在如此高的轉速下，傳統切削普遍采用的7:24工具錐柄顯露出一系列缺點，已難以滿足高速切削的加工要求。因此，國內外許多先進的生產線上已廣泛采用一種新型的1:10短圓錐空心錐柄(HSK柄)來取代7:24圓錐柄。由于HSK工具錐柄在剛度、徑向圓跳動精度、重復安裝精度、刀具壽命等方面都具有優越性能，因此迅速得到普及推廣。但是，由于各種類型的空心柄工具進口價格十分昂貴，因此必須立足于國內生產制造，開發國產HSK空心錐柄工具產品是我國工具行業面臨的一項重要任務。

1 HSK接口標準及接口部位的檢測

目前，尚無正式的HSK接口國際標準(只有尚未頒布實施的ISO/DIS12164 標準草案)，各國生產HSK接口相關產品(包括機床、工具系統、檢測工具和儀器等)的廠家都是按照德國標準DIN69893和DIN69063進行設計、制造。DIN69893規定了HSK柄部的形狀尺寸；DIN69063規定了HSK錐柄安裝孔的形狀尺寸。下面以HSK63-A型柄部及其安裝孔為例，討論HSK錐柄和安裝孔的形位尺寸要求及檢測方法。

1.1 在DIN 標準中，HSK柄部工具圓錐的尺寸決定于兩斷面的直徑及公差。圖1給出了HSK63-A柄部的主要尺寸。

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圖1 HSK63-A 柄部的型式及主要尺寸

圖1中，影響HSK刀具性能的關鍵尺寸包括：①錐柄l2處直徑d2=48.000+0.011+0.007mm；②l2+l3處直徑d3=46.530+0.007+0.003mm；③夾緊用30°斜面中點相對于端面的位置尺寸l6=18.13±0.042mm。由尺寸d2、d3可得到如圖2所示的HSK63-A錐柄的外圓錐公差帶。若加工后d2和d3均符合標準要求，即表明圓錐的尺寸精度及圓錐相對于端面的位置精度均合格。由于公差帶兩端呈喇叭口形，HSK63-A 錐柄的錐體根部尺寸可達?48.637～48.644mm，大于安裝錐孔的端面孔徑。因此，錐柄在安裝孔內被拉緊前，端面之間存在一定間隙量(對于HSK63 錐柄約為0.04～0.14mm)；錐柄拉緊后，錐面和端面即可達到緊密接觸，并具有很高剛性。

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圖2 HSK63-A柄部外圓錐的公差帶

生產中，直徑尺寸d2、d3多用帶千分表的專用環規(見圖3)來檢測。使用環規對工件進行檢測前，需先用標準樣錐(圖3中所示錐體)對千分表校準。標準樣錐的尺寸按d2=48.000mm、d3=46.530mm、錐度2°51′45”(1:10錐度)制造。

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圖3 專用環規和標準樣錐

d2、d3也可用氣動型或電感型HSK綜合檢查儀進行檢測。圖4所示為HSK電感綜合檢查儀的測量原理。電感測頭將測得的信號輸入計算機，經過測量軟件和計算軟件的處理，即可在監視器上直接顯示出d2、d3的實際直徑值和錐體的實際角度值。

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圖4 HSK電感綜合檢查儀測量原理

成都工具研究所已開發出多種規格的HSK電感綜合檢查儀(儀器外觀見圖5)，該儀器可用于測量HSK錐柄或HSK錐柄安裝孔，測量精度和4 小時穩定性可達0.001mm，分辨率為0.0001mm。該儀器測量準確、快捷，適用于產品終檢。

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圖5 成都工具研究所生產的HSK電感綜合檢查儀

1.2 尺寸l6是為了保證刀柄在工作過程中始終具有足夠拉緊力和較高剛度而設定的。尺寸l6通常是在數控車床上以高速、小進給量條件加工出來的，由于l6的起點和終點分別在孔內和孔外，所以測量該尺寸需要設計專用檢具，這種HSK拉緊斜面測量檢具的結構如圖6所示。進行校準或檢測時，先按下測頭，將樣件或HSK刀柄以錐面定心后，再放開圓盤測頭，測頭在彈簧作用下與斜面接觸，進行比較測量。

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圖6 HSK拉緊斜面測量檢具

1.3 由于HSK空心刀柄的孔壁較薄，為了減小鍵傳動的接觸應力，DIN69893中規定HSK錐柄尾端鍵槽應為圓弧形，且對圓弧中心的位置精度提出了嚴格要求(見圖7，對于HSK63，圖中尺寸值分別為：e1=18.110mm，e2=9.15mm，r3=2.88±0.02mm，b1=12.54±0.04mm)，4個圓弧應與鍵槽寬度b1相切。為控制圓弧鍵槽的形位精度，首先要保證b1的尺寸精度和對稱度要求，然后再用專用檢具檢測4個圓弧的形位誤差。

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圖7 HSK錐柄自小端沿軸線看的視圖

1.4 在DIN 標準中，HSK安裝孔的型式尺寸是由一個直徑尺寸及其公差、錐角及其偏差來確定的。圖8為HSK63安裝孔尺寸及其公差帶。
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