hsk刀柄的HSK刀柄的性能数据
能承受的最大弯矩、扭矩以及使用的最高转速。而这些性能数据与应用的条件(如夹紧方式和夹紧力)有关,也与制造刀柄所用的材料和热处理工艺等因素有关。例如使用渗碳钢制造的小规格刀柄,由于在锥柄部分的壁厚很薄,会出现淬透的可能,使刀柄承受动态载荷的能力大大降低。 在大负荷铣削时会产生很大的切削力和扭矩,HSK刀柄必须能承受、传递这样的扭矩。为了确定刀柄最大扭矩的承载能力,特进行了静态和动态载荷试验。试验时,逐渐增加扭矩直至刀柄失效。由用不同材料制造的HSK63号刀柄的扭转—变形曲线可见,在载荷的作用下,刀柄先处在弹性变形阶段,之后进入装夹的承载阶段,曲线较为平坦,这是由于在刀柄与主轴的接触面之间存在着摩擦力,形成很高的扭转刚性。在克服这个摩擦扭矩后,刚性随之下降。继续增加载荷,传动键开始承受扭矩,直至刀柄损坏。由此可见,损坏扭矩的大小与材料密切相关。如能正确选用材料,则可明显提高刀柄的承载能力。为了确定刀柄的最大扭矩承载能力,仅做静态试验还不够,在切削加工中所产生的动态激振的持续作用下,刀柄承受扭矩的能力明显下降。表中列出了不同材料制造的HSK63号刀柄的极限扭矩承载值。由表可以看出,对于所有的材料动态承载能力大的只有静态试验时的70%。
表 HSK63号刀柄的承载性能
HSK-63 A-C型刀柄夹紧力:15KN,18KN,21KN
法兰端面分离弯矩:420Nm,460Nm,510Nm
滑动扭矩:115~155Nm,138~186Nm,161~218Nm
静态试验破坏扭矩:2200Nm(16MnCr5,56HRC),2400Nm(41Cr4,53HRC),3300Nm(X46Cr13,53HRC)
动态试验破坏扭矩:1600Nm(16MnCr5,56HRC),1800Nm(41Cr4,53HRC),2400Nm(X46Cr13,53HRC)
最高使用转速:22500r/min(最小过盈配合),27500r/min(最大过盈配合)
对于E型结构(不带键槽)的HSK刀柄,可传递的最大扭矩是靠刀柄与主轴之间的摩擦实现的,其大小除与锥度配合精度之差有关外,还取决于拉紧力。一个HSK63号刀柄的滑动扭矩在按照DIN标准推荐的18KN拉紧力情况下为138~186Nm,如果把拉紧力提高到21KN,滑动扭矩大约可提高20%,达161~218Nm。
用有限元模拟法确定最大转速
为了确定刀柄使用的最大转速,应用了有限元模拟法。它可以确定刀柄和主轴在高速旋转时胀大的程度,并可呈现夹紧部位的变化状况。因为主轴孔比HSK刀柄胀得更大,在高转速下,主轴与刀柄之间的夹紧配合(连接)被放松了,接触的端面也出现间隙,使径向约束刀柄的能力完全丧失,刀柄可在主轴孔里晃动。刀柄 内部所受的夹紧载荷的大小和分布除了与切削负荷和转速有关外,还与夹紧系统和拉紧力有关。把使刀柄丧失径向定位或应力超过材料允许应力的转速规定为刀柄允许的最大转速。在高的转速下,不仅主刀柄的平衡很重要,而且整个工具系统的平衡也很重要,因为即使工具系统的每一个组件是平衡好的,由于制造公差,在组成工具系统后仍可能不平衡。
HSK作为一个高性能的安全的刀柄已得到了应用,其结构参数将很快成为国际标准。
为了避免过载,在实际使用中,准确了解HSK刀柄对弯矩、扭矩的最大承载能力和使用的最高转速,无论对用户还是刀柄的制造厂商都很有必要,以便针对具体的使用条件选用正确的HSK刀柄尺寸和结构,做到合理、安全地使用。