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伊斯卡：高效夾持刀柄

2022-2-10 來（lái）源：伊斯卡技術經理作（zuò）者： Andrei Petrilin

前言

刀柄被設計（jì）用來可靠地（dì）裝夾切削刀具，並（bìng）將機床主軸的（de）扭矩傳送至切削（xuē）刀具。很長時間以來，我們未曾聽說刀柄有著任何顯著的變化，這並非預（yù）示著我們在技術創新上（shàng）落後了。實際上，如果沿襲以（yǐ）往的刀具夾（jiá）持原理（lǐ）和對應（yīng）用更廣的互換性及統一性的需求，以及機床接口的規範化設計，那麽刀柄設計已經形成了定義明確的標準，並且規定了詳細的刀柄參數。但這並不意味著新的技術（shù）創新和發（fā）展已終結。

時代的發展中對加工提出了新的要求，不僅轉變為對機床的新（xīn）要求，而（ér）且還轉變為對（duì）切削刀具及刀柄--這兩種工藝鏈中能夠識（shí）別機床能力的重（chóng）要（yào）元素的新要求。刀柄（bǐng）做為工藝鏈中最為“守舊”的一環（huán），鑒於上述原因，相關技術創新非常少（shǎo），因此，我們需（xū）要用與時（shí）俱進的精神來迎合金屬切削的現代化發展趨勢（shì）。

顯然工業4.0的理念對刀柄帶來重大的衝擊，未來的智能製造需要刀（dāo）柄在物聯網(IoT)中能進行數據的（de）交換，這將引導刀具商增加越來越多的電子單元來創造出（chū）新的信息交換能力。時至今日，內嵌芯片（piàn）已經能夠提供刀（dāo）柄與機床，工業機器（qì）人，存儲設備等（děng）進行各種數據（jù）交換的能力。

刀柄係統在機械設計上的變革

新增數據功能無疑是刀柄發展中非常重要的方向，但這並（bìng）不意味著取（qǔ）消（xiāo）提（tí）升機械設計的（de）常規（guī）路徑。與智能刀柄所關（guān）注（zhù）的數據相比，常規機械設計看上去（qù）有些乏味（wèi）。然（rán）而值得注意的是，與刀（dāo）柄相關的傳統組件的（de）研發作為對機械係（xì）統的促進（jìn），遠未走到死胡同。伊斯卡在（zài）最近的刀（dāo）柄設（shè）計上的明顯改善體現在下麵（miàn）的產品領域：

1.熱縮夾頭

高速加工(HSM)方（fāng）式將對刀具動平衡的需求帶到全新的高度。在高速加（jiā）工中，刀柄的動態特征是其不可分割的一部分，因此對刀具（jù）與刀柄的裝配必須給予特別的關（guān）注。所以（yǐ），最小化裝配後的不平衡（héng）是刀具研發人員需（xū）麵（miàn）對（duì）的一個（gè）挑戰。在生（shēng）產製造前的設計階段，他們已經盡力保證結構所（suǒ）需的平衡參數，這種工程設計帶來的（de）平（píng）衡並不（bú）能取代真實組裝後的“物理”平衡，但卻降低了將來生產過程中因質量帶來的不平衡，使得“物（wù）理”平衡更易於達成。在HSM刀柄的設計階段，軸對稱設計的熱縮夾頭優化性地滿足了動平衡刀柄的需求。

2.冷卻液供應

冷（lěng）卻射流流經刀柄（bǐng）內部直達切削區域，這種冷卻方（fāng）式顯著提高了加工性能。這種更（gèng）先進的帶內冷卻射流供應選項的刀柄，特別適合高壓冷卻(HPC)的加工方式。

3.模塊式快換刀柄

模塊化設計原理極大地簡化了尋（xún）找合適的裝配結構刀具的（de）過程，減少了（le）備用刀柄的庫存，也降低了對特殊定製刀具的（de）需求。

4.長懸伸應用

在一些應用場合，刀具（jù）裝配後懸（xuán）伸比較長，穩定性差，因此提高裝配（pèi）後的抗振強度也是刀柄的一大典型發展趨勢。

5.多棱錐接口

ISO-標準化多棱錐刀柄已經（jīng）被證明是一種（zhǒng）高效的連接方式（shì），並在多任務（wù）機床及車削加工中心中變得（dé）更普及。

以（yǐ）上僅為刀柄研發人員的一小部分（fèn）引人（rén）注目的研發方向。其它則聚（jù）焦於諸如高扭矩傳輸，防止（zhǐ）刀具因軸向切削分力大而被拔出，提高精（jīng）度，更符合人（rén）體工程（chéng）學的解決方（fāng）案等等。因此，認為刀柄的的機械結（jié）構設（shè）計看上去停滯不（bú）前的結論是不正確的。

伊斯卡全新高效夾持刀柄

通過例舉，我們探討一下伊斯（sī）卡過去數年發布的最新刀柄。

1.最近，伊斯卡通過（guò）增加規格為C8的多（duō）棱錐刀（dāo）柄對熱縮夾頭進行了拓展。該熱縮夾頭提供夾持直徑範（fàn）圍為6mm-32mm (.25-1.25")。新推出（chū）的刀柄沿夾持孔周圍布（bù）置有內（nèi）冷卻通道，能為所夾緊刀具的切削刃提（tí）供高效冷（lěng）卻。（圖1）

圖1 – 多棱錐刀（dāo）柄熱縮夾頭，具有（yǒu）內冷卻射（shè）流提供能力

2.采用（yòng）液壓刀（dāo）柄能確保高（gāo）夾持扭矩和高（gāo）夾持精度，這對精加工非常重要。在過去的數年，伊斯卡拓展（zhǎn）了其液壓夾頭（tóu）的產品範圍。目前（qián）提供BT-MAS柄，DIN 69871柄及 HSK柄的（de）液壓刀柄。除了高扭矩傳輸性及高夾持精度，液壓刀柄還有出色的減振性（xìng）能和快速更（gèng）換刀具（jù）的特點。

3.隨著ISO多棱錐刀柄越來越普及，伊斯卡（kǎ）開發了應用於內外車（chē）削及螺紋加工的新模塊化刀具係（xì）列。這種模塊化（huà）概念係列能實現不同刀具的裝配組合，通過鋸齒連接（jiē）麵將（jiāng）應（yīng）用範圍（wéi）廣泛的夾持可轉位刀片的切削（xuē）刀頭安裝於（yú）多棱錐刀柄上。（圖2）

圖2 – 結合了可換式刀頭及刀（dāo）柄（bǐng）的定（dìng）製模塊組裝（zhuāng）式刀具

4.伊（yī）斯卡（kǎ）最新ER橡膠密封（fēng）彈簧夾套，其狹（xiá）小的收縮（suō）範圍確保不僅進（jìn）一步提（tí）高（gāo）了夾持力，還能保持（chí）高的徑向跳動精度0.005 mm (.0002")，並帶有4個（gè）冷卻噴口。（圖3）

圖3 – 帶內冷卻射流通道的ER卡簧

伊斯卡前（qián）端帶有模塊化接口的接杆式夾套能直接安裝於ER彈簧夾頭刀（dāo）柄上，保持了模塊化接杆（gǎn）的高精度高剛性（xìng）。接杆前端不同的模塊化（huà）接口可以裝夾可轉位刀片式刀頭或硬（yìng）質合（hé）金刀頭。（圖（tú）4）

圖（tú）4 - 模塊（kuài）化接口的接杆式夾套

5.伊斯卡開發出專用於鋁輪轂車削的快換裝配式刀具。這種刀具包（bāo）含切削頭及刀體兩部分，切削頭通過燕尾型連（lián）接（jiē）安裝於刀體，燕尾（wěi）型機構確保在（zài）刀柄及刀頭之間實（shí）現完全的麵接觸，在鋁輪轂的車削加工中，具有非（fēi）常高的夾持力，能抵禦惡劣加工條件。刀座接（jiē）口采用了VDI40柄，VDI50柄或圓柱柄。（圖5）

圖5 – 用於鋁輪轂車削的模塊式快換刀具

結語

我們可以看到，刀柄在先進設計上遠未窮（qióng）盡（jìn）所能。盡管現有的刀柄經過不斷改進已經達到了很高的性能，以滿足當今製造商們的需求，然而明天的智能工廠仍需要更高標準的刀柄。伊斯卡智慧的（de）設計結合前沿的技（jì）術，將在刀柄發展中持（chí）續（xù）起著關鍵作用。

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