刀柄使用指南：选液压、应力、热胀还是通用式？

一往冇前

刀柄的价值与成套设备相比很微小，但它是连接机床主轴与刀具的重要桥梁，大型高速加工设备的大面积应用，机床主轴转速的逐渐提高，使得如何选择合适的刀柄尤为重要。

技术人员必须综合考虑刀柄的各种特性，尤其是在高速运转条件下的夹紧力和径向跳动误差精度及其动平衡质量，这样有利于降低刀具本身存在的振动。

刀柄的分类
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按不同国家标准：分为日本标准BT刀柄，德国标准SK刀柄，HSK刀柄；国际标准 IV或IT刀柄；美国标准 CAT刀柄。

按主轴锥孔锥度：分为锥度为7:24的通用刀柄和1:10的HSK真空刀柄。

按夹持种类：分为液压刀柄、应力锁紧式刀柄、通用刀柄、热胀刀柄。

▲HSK结构

液压刀柄
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液压刀柄有别于传统刀柄系统，拧紧只需用一个加压螺栓，当螺栓拧紧时便会推动活塞的密封块在刀柄内产生的一个液压油压力，该压力均匀地从圆周方向传递给钢制膨胀套，膨胀壁再将刀具夹紧。

采用这一刀具夹紧系统，可使系统径向跳动误差精度和重复定位精度控制在3μm以下。由于刀柄内存有高压油液压力，当刀具被夹紧时，内藏的油腔结构及高压油的存在大大增加了结构阻尼，可有效防止刀具和机床主轴的振动。实际应用表面，使用这种夹具系统不仅可以提高加工精度和质量，而且还能使刀具在切削加工中的使用寿命得到成倍提高。

应力锁紧式刀柄

应力锁紧式刀柄采用多面刀具加紧方式，这是一种结构极其简单，但设计功能相当高的夹紧装置。刀具装夹孔具有经精确计算而设计的轴对称的特殊多边形，借助于一个特制的加载装置对其施加压力，迫使夹持孔在弹性变形的范围内变成圆形，从而顺利地将刀具装入孔内，卸载后刀具即被巨大的变形恢复力牢固地夹紧。

应力锁紧式夹紧系统大量应用于加长杆，它们能够更加灵活地完成困难的加工任务。尤其是要求频繁更换刀具的应用领域。

通用刀柄
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通用刀柄目前主要有两种应用方案：适应于轻型加工应用领域，适合于中型和重型加工应用领域。

这类刀柄采用类似于液压刀柄的膨胀技术来夹紧刀具，只是其扩张力是通过机械方法获得的，而不是通过液压介质获得。这一优势可以使用户的刀柄系统达到防振的效果和很高的径向跳动误差精度。

热胀刀柄
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热胀刀柄，该刀柄采用热胀冷缩的技术原理，热量来源于感应技术加热。热胀刀柄加热装置具有感应线圈，可以对刀柄中插入的刀具的区域进行精确地加热。在插入刀具后，需要对刀柄冷却一段时间，这可以通过冷却套加速其冷却速度。刀柄冷却以后依靠其收缩力紧紧地夹住刀柄。通过热胀冷缩夹紧的刀具，夹紧力大，而且可以承受很高的扭矩。

通过热胀冷缩夹紧的刀具几乎成为受力非常均匀地一体式刀具，具有很多的优点：径向跳动误差精度很高，可达到3μm以下水平；传动扭矩大，而刀柄的设计相对比较小巧。相应的缺陷在于，相比液压刀柄或应力锁紧式刀柄来讲，其防振性能较差。

结语
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什么样的刀柄系统是最好的？这个问题没有一个笼统的答案，这取决于具体应用。如何选择适合的刀柄最基本的要求就是必须要了解所选刀柄的静态和动态特点，在检查自己的应用需要并且为了确定安全有效的加工参数时，这些特点是必须要考虑到的。

比较不同的刀柄系统是非常困难的，因为加工原理、加工设计和方式的不同，它们的优势也不尽相同。只有同时在某种特定应用的要求下才能对这些刀柄进行比较。一个刚性较高的刀柄并非适用于所有加工。一个非常适合高速加工的刀柄可能就不能满足其他的一些加工需求。

附：常用刀柄使用方法
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①将刀柄放入卸刀座并锁紧；

②根据刀具直径选取合适的卡簧， 清洁工作表面；

③将卡簧装入锁紧螺母内；

④将铣刀装入卡簧孔内，并根据加工深度控制刀具悬伸长度；

⑤用扳手将锁紧螺母锁紧；

⑥检查，将刀柄装上主轴。

附：液压刀柄使用方法

①使用前擦干净液压夹头上的防护油。

②放松活塞夹紧螺钉，把刀具放入孔中直至接触止推销。

④用扳手通过径向定位调整螺钉或轴向调整螺钉调整刀具长度。

⑤长度设定好后，拧紧活塞夹紧螺钉即可使用。

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