熱縮刀柄的創新設計
2023-7-11 來源：伊斯卡技術經理 作者：Andrei Petrilin
在金屬切削刀具領域的認知中，刀具夾持技術似乎停滯不前。專家們也表示，HSK刀柄的技術設計和應用的劃時代的變化早在三十年前就結束了。在切削刀具中，夾持是最保守的部分，很少出現創新性的思考。那么刀具夾持系統是否真的走到了死胡同，前景渺茫呢？
事實上盡管較為緩慢，刀具夾持系統仍在發展。這種發展反映了現代金屬加工的要求。新的技術催生了對機床和切削刀具的新需求，從而產生了刀具夾持的解決方案，這些解決方案仍然是加工過程中不可或缺的一環，它將切削刀具與機床物理連接起來。盡管金屬切削的這一分支并未發生實質性的變化，但前進的腳步并未停止且緊隨著新技術的發展步伐。
新的發展
新的發展專注于提高刀柄及其機械系統的性能。機械系統的主要功能特性的改進包括強度、剛性、夾緊力、精度和減振性能幾個方面。另一方面指的是新時代的金屬切削技術，該技術為金屬加工領域的創新奠定了基礎。
使用高速刀具系統是高速加工（HSM）的特點。因此，設計和生產帶動平衡的刀柄，才能在不斷增加的離心載荷下運行（切削），并滿足現代HSM高速加工的要求。這使得熱縮刀柄處于金屬加工技術的前沿，并在設計生產前考量基本的理論平衡參數，滿足工程平衡概念。現代CAD系統環境中的三維建模大大擴展了工程平衡的可能性。由于工程平衡與虛擬物體有關，它就無法與真實的刀柄的“物理”平衡產生聯系。然而，工程平衡設計減少了潛在產品的質量不平衡，同時使“物理”平衡更加輕松。
在切削各種零件材質時，在切削部位有效地輸送冷卻液可顯著提升冷卻和潤滑效果。從而合理提升加工參數、延長刀具壽命。提高冷卻能力是刀柄技術進步的另一個方向。將增材制造（AM）與計算機流動建模相結合成為了流行趨勢，為優化冷卻液輸送路徑開辟了新的前景。
此外，改進冷卻液輸送的理念也存在于冷卻液驅動的調速器中，這個設計是通過加工中心的冷卻系統實現的。這樣一來，便提升了機床進行高速加工的能力，從而將機床效率提升至了一個新的高度。
有了模塊化刀具，即可實現采用有限的標準品來快速組成各種形式的刀具。從而有助于減少刀具的庫存以及對非標刀具的依賴。因此，多功能、可靠的模塊化刀具仍然是金屬加工領域發展的主題。
在加工系統中，機床、刀柄、夾具和工件的動態行為的優化，都有助于提高金屬加工性能。刀柄的減振性能在這一過程中起著重要作用，尤其是在長懸深的加工應用中，加工中增加切削速度和轉速對刀柄制造商提出了優化解決方案的要求。
現代加工的數字化為未來的智能工廠奠定了基礎，并突出了刀柄的數字部件。正是物理傳感器和傳統設備、CAD/CAM中計算機建模的數字孿生的進步和虛擬制造系統，以及物聯網（IoT）構成了現代金屬加工的新趨勢。改善加工工藝的需求，促使刀柄制造商利用虛擬刀柄模型重新對其產品進行優化設計和制造。
速度、冷卻和穩定性
伊斯卡的X-STREAM SHRINKIN刀具夾持系列目前包括SRX-CX熱縮夾持桿，該夾持桿帶有沿桿壁厚中的冷卻液噴射通道。
熱縮夾持設計起初用于高速加工操作，其特點是最薄的熱縮夾持桿壁厚，帶直達切削刃的冷卻液。伊斯卡的新款夾持設計擴展了刀柄的應用范圍，尤其是在銑削深腔和方肩時。精準的高壓冷卻射流可以實現更好的斷屑，以及控制鐵屑流向，避免損傷零件和刀具，也能有效防止積屑瘤附著在切削刃口。這樣使得即便在外冷壓力不足的機床上也能實現深腔的高效銑削加工。（圖1）
作為熱縮夾持理念的延續，伊斯卡推出了帶錐形刀座的熱縮刀柄，可直接安裝在標準ER夾頭和從動裝置上。該刀柄用于夾持直徑相對較小的刀具（3-12 mm）。刀座的優化設計使得連接剛性可靠。刀柄結合了熱縮的優勢、優異的冷卻液流向以及夾持牢固的安裝，確保了刀具的高性能。（圖2）
NEOCOLLET是一個新的刀具夾持系列，它也成功應用了在ER夾頭中安裝整體刀柄的概念，可以替代用常規彈簧夾頭來夾持刀具。
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高壓冷卻液驅動的Micro 90 Jet主軸是一個小型增速器，用于夾持刀具在常規難以觸達的區域進行加工，它僅由六個部件組裝而成。可以實現35000至53000 rpm的轉速，同時機床主軸保持待機狀態。（圖3）
WHISPERLINE鏜桿有一個內置的防振機制，內帶有一個輔助質量浸沒吸收劑。該鏜桿可以在大懸伸下進行穩定切削。伊斯卡推出了符合ISO26623標準的多邊錐形動力夾頭，適配VDI連接的刀柄和套筒式刀座，擴展了鏜桿夾持的解決方案。（圖4）
用于ER11夾頭的超精密彈簧夾頭和用于液壓夾盤密封減速套的新設計，拓展了伊斯卡刀具夾持系列中的“常規”產品。
虛擬組裝
伊斯卡的電子樣本為伊斯卡標準產品提供了虛擬組裝和數字演示選項，包括刀柄及附件，如拉桿螺栓、固定螺釘等。
由此可見，關于刀柄在金屬加工行業停滯不前的說法為時過早。新的發展指的并不是翻天覆地的變化，但發展的方向迎合了金屬加工行業日益增長的需求，將刀柄帶到了一個全新的發展軌道上。
伊斯卡刀具夾持技術的未來是振奮人心、充滿潛力的。隨著伊斯卡公司創新解決方案的不斷發展，刀柄將日益完善，能夠滿足現代金屬加工行業的需求。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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