1.引言

應(yīng)力鎖緊式刀具夾緊技術(shù)是德國(guó)雄克公司研究開(kāi)發(fā)的一種超高精度夾持刀具的先進(jìn)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)適用于加工中心、高精度鏜銑床和柔性自動(dòng)生產(chǎn)線等金屬切削加工設(shè)備，用來(lái)夾持鉆頭、鉸刀、銑刀等，可廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、機(jī)械制造、模具加工等行業(yè)。根據(jù)應(yīng)力鎖緊式刀具夾持原理制造的超細(xì)型TRIBOS－SVL刀具加長(zhǎng)桿和TRIBOS－S型刀具夾頭，可以用在加工空間非常受限制的場(chǎng)合；根據(jù)這種夾持原理制造的TRIBOS－R型刀具夾頭，外形粗壯，剛性好，具有高阻尼性能，減振性能好，不僅適用于精加工，而且也適用于大切削量的加工。

2.應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭

2.1 TRIBOS－S型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭

（1）工作原理

TRIBOS－S型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的工作原理如下：該夾頭的夾持孔具有精確設(shè)計(jì)的軸對(duì)稱(chēng)特殊幾何形狀，在原始狀態(tài)下，刀具無(wú)法插入夾持孔內(nèi)；安裝刀具時(shí)，使用專(zhuān)用加載器從外部對(duì)夾頭夾持段加壓，迫使夾持孔的形狀在彈性變形的范圍內(nèi)變成圓孔，此時(shí)即可順利地將刀具插入夾持孔內(nèi)；然后松開(kāi)加載器（即撤掉外部載荷），刀具就被夾頭巨大的變形恢復(fù)力牢固地夾緊。同樣，使用加載器也可以方便地從夾頭中卸下刀具或更換刀具。

（2）性能特點(diǎn)

TRIBOS－S型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭具有以下優(yōu)良的技術(shù)性能：極高的夾持回轉(zhuǎn)精度和重復(fù)夾緊精度（≤3μm）；極細(xì)的外徑尺寸；穩(wěn)定可靠的夾緊力；具有全封閉結(jié)構(gòu)，無(wú)活動(dòng)部件，無(wú)磨損，免維護(hù)；夾頭夾持刀具后始終處于彈性變形狀態(tài)，使用壽命長(zhǎng)；使用加載器更換刀具迅速、方便；夾頭對(duì)被夾持刀具的材料沒(méi)有限制；采用完全對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，適用于高速切削；可以顯著改善刀具在切削加工中的受力狀態(tài)，有效地提高切削加工的精度和工件表面質(zhì)量。

（3）被夾持刀具所能傳遞的扭矩

TRIBOS－S型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭直接夾緊刀具所能傳遞的扭矩見(jiàn)表1（表1中的數(shù)據(jù)是在大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上考慮了一定的安全系數(shù)后給出的，被測(cè)刀具的刀桿精度等級(jí)為h6）。

表1 TRIBOS－S型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭直接夾持刀具所能傳遞的扭矩

刀具被夾部直徑（mm）：3，4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，25

傳遞的扭矩（Nm）：1.5，2.0，2.5，4.5，12，20，30，50，70，100，150，200

2．2 TRIBOS－SVL刀具加長(zhǎng)桿

TRIBOS－SVL刀具加長(zhǎng)桿的工作原理和性能特點(diǎn)與TRIBOS－S型刀具夾頭相同，它的夾持回轉(zhuǎn)精度和重復(fù)夾緊精度≤3μm。標(biāo)準(zhǔn)系列的TRIBOS－SVL刀具加長(zhǎng)桿有100mm和150mm兩種長(zhǎng)度，圓柱柄有12mm、20mm和32mm三種直徑尺寸。與12mm圓柱柄配合的夾持孔徑有3、4、5mm；與20mm圓柱柄配合的夾持孔徑有6、8、10、12mm；與32mm圓柱柄配合的夾持孔徑有14、16、18、20mm。非標(biāo)系列的刀具加長(zhǎng)桿可以根據(jù)具體的要求決定制造長(zhǎng)度。TRIBOS－SVL刀具加長(zhǎng)桿夾持刀具后所能傳遞的扭矩與TRIBOS－S型刀具夾頭相同（見(jiàn)表1）。它可以和各種刀具夾頭聯(lián)合使用，解決干涉問(wèn)題，代替昂貴易耗的非標(biāo)刀具。

2．3 TRIBOS－R型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭

TRIBOS－R型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的結(jié)構(gòu)與TRIBOS－S相比，TRIBOS－R加大了夾持段的外徑，設(shè)計(jì)了特殊的減振空腔結(jié)構(gòu)，空腔中注滿了阻尼減振的熱固性塑料，使刀具夾頭的減振性能、剛性和夾持力都得到很大的提高，不僅可用于精加工，也可用于重切削加工。

與TRIBOS－S一樣，TRIBOS-R型刀具夾頭同樣具有優(yōu)良的技術(shù)性能：夾持回轉(zhuǎn)精度和重復(fù)夾緊精度≤3μm；穩(wěn)定可靠的夾緊力；能傳遞很高的扭矩；采用完全對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)，夾持器沒(méi)有活動(dòng)的部件，無(wú)磨損，免維護(hù)，經(jīng)久耐用，適用于高速切削；用加載器快速方便的裝夾和更換刀具；具有很好的剛性、優(yōu)良的阻尼減振性能，可以提高切削加工精度，改善工件表面質(zhì)量。

TRIBOS-R型刀具夾頭的工作原理與TRIBOS－S類(lèi)似。TRIBOS-R型刀具夾頭直接夾持刀具后所能傳遞的扭矩見(jiàn)表2。（表2中的數(shù)據(jù)是在大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上考慮了一定的安全系數(shù)后給出的；被測(cè)刀具的刀桿精度等級(jí)為h6）。

表2 TRIBOS－R型應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭直接夾持刀具所能傳遞的扭矩

刀具被夾部直徑（mm）：6，8，10，12，14，16，18，20

傳遞的扭矩（Nm）：8，12，20，40，80，120，180，240

3．應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的動(dòng)平衡特性

應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的動(dòng)平衡是按照德國(guó)工業(yè)應(yīng)用研究組織AIF推薦的動(dòng)平衡指標(biāo)：

SK40，SK50―G6.3/15000r/min；BT40, BT50―G6.3/15000r/min；HSK-A 32-63―G6.3/15000r/min；HSK-A 80-100－G6.3/ 12000r/min；HSK-C 32-63－G6.3/15000r/min；HSK-C 80-100－G6.3/12000r/min；HSK-E 32-63－G6.3/30000r/min。

如果有更高的轉(zhuǎn)速要求，經(jīng)過(guò)更精細(xì)的動(dòng)平衡，可以使TRIBOS－S型刀具夾頭和TRIBOS－SVL刀具加長(zhǎng)桿適用于85000r/min的工作轉(zhuǎn)速，TRIBOS－R型刀具夾頭適用于55000r/min的工作轉(zhuǎn)速。在德國(guó)達(dá)姆施塔特生產(chǎn)技術(shù)和切削機(jī)床研究所進(jìn)行的測(cè)試中，雄克公司的應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭在200000r/min的轉(zhuǎn)速下仍能保持良好的力學(xué)性能。

4 .應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的接口型式和夾持直徑

應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的接口是指刀具夾頭上與機(jī)床主軸連接的部位，為了在多種機(jī)床上都能使用，刀具夾頭的接口有多種型式，常用的有：符合德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 69871的SK型，符合日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS B 6339的BT型,符合德國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 69893的HSK型。TRIBOS－S型刀具夾頭直接夾持刀具的最小直徑為3mm，最大直徑為25mm；TRIBOS－R型刀具夾頭直接夾持刀具的最小直徑為6mm，最大直徑為20mm。應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭也可與減徑套配合使用，實(shí)現(xiàn)一只刀具夾頭夾持多種直徑的刀具。減徑套的外徑有12mm和20mm兩種尺寸。使用外徑12mm的減徑套,可以?shī)A持直徑為3、4、5、6、8mm的刀具；使用外徑為20mm的減徑套,可以?shī)A持直徑為6、8、10、12、14、16mm的刀具。

5.TRIBOS裝刀加載器

用TRIBOS SVP－2型裝刀加載器裝卸刀具時(shí)，將夾頭或加長(zhǎng)桿夾刀一端按規(guī)定方向插入加力套，然后連同過(guò)渡套一起裝入加載器的加壓孔中，關(guān)閉卸壓閥，手壓加壓手柄，使壓力表的讀數(shù)上升至規(guī)定的值，這時(shí)即可輕松地將刀具插入夾持孔內(nèi)。松開(kāi)卸壓閥，刀具即被夾緊。卸刀也按同樣步驟進(jìn)行。裝刀或換刀過(guò)程可在30秒內(nèi)完成。該裝刀加載器對(duì)硬質(zhì)合金刀具、高速鋼刀具均可裝可卸。

6.應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的使用要求

應(yīng)力鎖緊式刀具夾頭的使用要求是：當(dāng)被夾刀具的外徑≤8mm時(shí)，要求刀桿的精度等級(jí)為h6；當(dāng)?shù)毒咄鈴剑?mm時(shí)，刀桿的精度等級(jí)可以放寬到h7。刀具在裝夾孔中的軸向調(diào)整量為10mm。使用TRIBOS裝刀加載器裝、卸刀具時(shí)，加載器內(nèi)的油壓由壓力表讀出，油壓的數(shù)值必須小于每個(gè)刀具夾頭上所標(biāo)注的最大容許壓力值，否則會(huì)使刀具夾頭產(chǎn)生塑性變形而損壞。