雖然與一臺(tái)完整的加工中心相比，刀具夾頭在價(jià)值上所占的比例很小，但它是連接機(jī)床主軸與刀具的重要工具系統(tǒng)。由于刀具夾頭的質(zhì)量對(duì)于最終加工結(jié)果有很大影響，因此選用最佳刀具夾頭的重要性不可小視。




　　對(duì)于刀具夾頭而言，最重要的性能要求是高速旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)刀具的夾持力、徑跳精度以及可減小振動(dòng)的平衡質(zhì)量。刀具夾頭的徑跳精度必須小于0.003mm。為了支持機(jī)床直線驅(qū)動(dòng)的高動(dòng)力性，減輕由主軸、夾頭和刀具組成的系統(tǒng)的重量對(duì)于獲得良好的切削加工結(jié)果十分有利。




　　為了獲得良好的切削加工結(jié)果，用戶對(duì)刀具夾頭的要求通常已有清晰的定義，而市場(chǎng)上有各種不同種類的夾頭能夠滿足這些要求。由于不同的刀具夾持系統(tǒng)具有不同的技術(shù)特點(diǎn)和加工優(yōu)勢(shì)，因此根據(jù)用戶的具體加工用途，有可能找到最理想的刀具夾頭。




　　本文重點(diǎn)介紹以下四種類型的刀具夾持系統(tǒng)：①液壓式刀具夾頭；②多邊夾緊式刀具夾頭；③通用型刀具夾頭；④熱裝式刀具夾頭。




　　液壓式刀具夾頭




　　液壓式刀具夾頭是一種適用于大多數(shù)切削加工用途的刀具夾持系統(tǒng)。液壓式刀具夾頭采用了與常規(guī)夾頭不同的刀具夾緊方式，作用力由一個(gè)螺旋機(jī)構(gòu)（由螺紋、活塞和密封件組成）引入，通過(guò)操作（轉(zhuǎn)動(dòng)）螺旋機(jī)構(gòu)，可以在夾頭內(nèi)部產(chǎn)生均勻的液壓力。這種壓力傳導(dǎo)到一個(gè)膨脹鋼套上，用于夾緊刀具。




　　液壓式刀具夾持系統(tǒng)可達(dá)到最佳的徑跳精度和小于0.003mm的重復(fù)性。液壓式夾頭夾持刀具時(shí)，利用刀柄中的液壓油，可以提供很高的夾持力。由于避免了因刀具振動(dòng)而引起的工件材料少量凸起，用戶可以獲得較高的工件表面加工質(zhì)量和較長(zhǎng)的夾頭工作時(shí)間。




　　液壓式刀具夾頭不僅可以免維護(hù)和防止污垢進(jìn)入，而且易于使用，并可為刀具提供較高的夾持安全性。




　　多邊夾緊式刀具夾頭




　　多邊夾緊式刀具夾頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)異常簡(jiǎn)單：利用一個(gè)磨削的多邊形孔在三個(gè)位置牢固地夾緊刀具。在高速切削加工中，多邊夾緊是一種理想的刀具夾持方式，因?yàn)榈毒叩膴A緊是通過(guò)夾頭的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種刀具夾頭的主要優(yōu)點(diǎn)是其外形結(jié)構(gòu)非常緊湊小巧。




　　目前市場(chǎng)上有兩種類型的多邊夾緊式刀具夾頭，可以覆蓋各種不同的切削加工。一類是“細(xì)長(zhǎng)型”夾頭，其突出特點(diǎn)是夾持刀具的柄部很細(xì)，懸伸較長(zhǎng)，可達(dá)性好。這種夾頭也可用于夾持較短的刀具，優(yōu)點(diǎn)是使用成本較低。另一類是“高剛性”夾頭，其柄體較大，因此剛性也較好，能提供質(zhì)量較高的徑向力補(bǔ)償。這兩種類型的夾頭都可以采用加長(zhǎng)桿，從而在完成難加工任務(wù)時(shí)具有更好的加工柔性。




　　由于刀具或加長(zhǎng)桿的夾緊是在刀具柄部材料的彈性范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，因此不會(huì)影響刀具的使用壽命。利用一個(gè)外部夾緊裝置，可在幾秒鐘內(nèi)完成刀具的更換。該裝置不需要任何外部能源，可在任何地方使用。這種特點(diǎn)使多邊夾緊式刀具夾持系統(tǒng)非常適合需要頻繁換刀的加工場(chǎng)合。




　　通用型刀具夾頭




　　通用型刀具夾頭有兩種可選類型：一種適用于輕載加工，另一種適合中到重載加工。通用型刀具夾頭一個(gè)非常重要的優(yōu)勢(shì)是具有良好的減振性，可以提高刀具使用壽命和工件表面加工質(zhì)量，其價(jià)格與大多數(shù)高端套筒式刀具夾持系統(tǒng)不相上下。




　　這種刀具夾頭也是利用與液壓式夾頭類似的膨脹技術(shù)來(lái)夾緊刀具的，只不過(guò)其膨脹是通過(guò)機(jī)械作用而不是通過(guò)液體介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，這種夾持系統(tǒng)可為用戶提供良好的減振性和較高的徑跳精度（在夾頭表面測(cè)量小于0.005mm）。




　　與套筒式刀具夾頭相比，通用型刀具夾頭的其他特點(diǎn)包括：能將夾頭拉緊到硬停位置（無(wú)需使用扭矩扳手）；可對(duì)圓形刀具的整個(gè)柄部進(jìn)行牢固而安全的夾緊（套筒式刀具夾頭在頂部附近夾緊力較大，而在夾緊孔的底部夾緊力較?。?；通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)的中間套，可實(shí)現(xiàn)柔性?shī)A緊；通過(guò)使用一個(gè)內(nèi)部長(zhǎng)度調(diào)節(jié)螺紋，可實(shí)現(xiàn)非常精確的軸向長(zhǎng)度調(diào)整。




　　熱裝式刀具夾頭




　　熱裝式刀具夾頭是基于熱脹冷縮原理，采用感應(yīng)技術(shù)對(duì)夾頭進(jìn)行加熱。




　　通過(guò)一個(gè)感應(yīng)線圈（有些加熱裝置采用高頻線圈）對(duì)夾頭上刀具需要插入的部位進(jìn)行精確加熱，將刀具插入后，通過(guò)冷卻套對(duì)夾頭進(jìn)行冷卻，刀具柄部周圍的夾頭部位遇冷收縮，即可將刀具夾緊，并提供能夠承受高扭矩的牢固夾持力。




　　熱裝式刀具夾頭具有許多優(yōu)點(diǎn)，主要包括高徑跳精度（小于0.003mm）、高傳動(dòng)扭矩和比較小巧的外形設(shè)計(jì)。在減振性能上，熱裝式夾頭則要遜于液壓式夾頭和多邊夾緊式夾頭。




　　小結(jié)




　　哪種刀具夾持系統(tǒng)最好？對(duì)于這個(gè)問(wèn)題無(wú)法給出一個(gè)普遍適用的答案，因?yàn)檫@取決于用戶的特定加工用途。在選擇刀具夾頭時(shí)，一個(gè)基本要求是必須了解夾頭的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，并根據(jù)這些性能來(lái)確定夾頭的安全性和有效的切削參數(shù)。




　　對(duì)各種不同種類的刀具夾頭進(jìn)行比較是非常困難的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诠ぷ髟怼⒔Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺寸規(guī)格上各有千秋。只有在同時(shí)考慮某一特定加工要求時(shí)，才有可能對(duì)各種刀具夾頭的優(yōu)劣作出判斷。剛性非常好的刀具夾頭并不一定適合每一種加工；而最適合高速切削的刀具夾頭也可能無(wú)法提供某些其他加工所需要的價(jià)值。