精密的機(jī)床配合先進(jìn)的刀具、夾具，可提供出色的金屬切削生產(chǎn)率。而刀柄作為切削刀具和機(jī)床主軸之間的關(guān)鍵性接口，選擇、應(yīng)用和維護(hù)最適合生產(chǎn)需求的刀柄很重要。

在從【RTCP、一次裝夾、雙轉(zhuǎn)臺……這是一份五軸應(yīng)用說明書】一文中了解了五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)及使用，以及【燕尾夾具的再升級，4柱式燕尾夾具長這樣】中對于工件夾具的應(yīng)用分析后，是時候看看刀具與機(jī)床之間的連接問題了：

Part．1 工件因素影響刀柄選擇

影響刀柄選擇的因素包括每個作業(yè)中工件材料的可加工性以及最終零件的配置，這些因素可確定到達(dá)特定輪廓或特征所需的刀柄尺寸。刀柄應(yīng)盡可能簡單且易于使用，以盡量減少操作員出錯的可能性。

根據(jù)機(jī)床特點選擇

機(jī)床的基本構(gòu)件起著關(guān)鍵作用——具有線性導(dǎo)軌的快速機(jī)床將充分利用專為高速應(yīng)用而設(shè)計的刀柄，而具有箱型槽的機(jī)床則為重載加工提供支持。多任務(wù)機(jī)床可同時完成車削和銑削／鉆削工序。

根據(jù)加工策略選擇

例如，為了在高速切削 （HSC） 工序中或在高性能切削 （HPC） 應(yīng)用中最大限度地提高生產(chǎn)率，車間會選用不同的刀具，前者涉及較淺的切削深度HHS，后者重點關(guān)注在功率充足但速度有限的機(jī)床上產(chǎn)生較高的金屬切除率。

▲高性能切削

較低的可重復(fù)徑向跳動有助于確保恒定的刀具嚙合量，從而減少振動并最大限度地延長刀具壽命。平衡至關(guān)重要，高質(zhì)量刀柄應(yīng)在G2，5－25000rpm質(zhì)量 （1g．mm） 下達(dá)到精密動平衡。

Part．2 每種刀柄的細(xì)分市場

無論是簡單的側(cè)固式、夾套式、熱縮式、機(jī)械式還是液壓式，刀柄都應(yīng)符合特定的工序要求。

彈簧夾頭和可換夾套

最常用的圓形刀柄技術(shù)。經(jīng)濟(jì)高效的ER式提供各種尺寸，并提供足夠的夾持力，以實現(xiàn)可靠的輕銑削和鉆削工序。高精度ER夾套式刀柄具有較低的徑向跳動（在刀尖處＜5？m）和可平衡用于高速工序的對稱設(shè)計，而加強型則可用于重載加工。ER 刀柄便于快速轉(zhuǎn)換，可適應(yīng)各種刀具直徑。

熱脹刀柄

可提供強大的夾緊力，在3xD處具有3μm的同心度，且具有極佳的動平衡質(zhì)量。小巧的刀柄設(shè)計可以很好地夠到棘手的零件特征。

▲熱縮刀柄的加壓過程

增強型的刀柄可進(jìn)行中等至重載銑削，但夾持力取決于刀桿和刀柄的內(nèi)徑公差。熱脹式刀具需要購買特殊加熱裝置，加熱／冷卻過程比簡單地切換夾套需要更多的安裝時間。

液壓刀柄

與機(jī)械夾頭相比，使用油壓產(chǎn)生夾緊力的液壓夾頭具有更少的內(nèi)部構(gòu)件，因此外形相對更纖細(xì)。液壓夾頭的徑向跳動較低，在高主軸轉(zhuǎn)速下可有效地進(jìn)行擴(kuò)孔、鉆孔和輕銑削，但對大徑向負(fù)載敏感。

      Part．3 主軸的結(jié)構(gòu)特點

主軸或錐形端決定了扭矩傳遞能力及刀具對中精度，因此對于不同的主軸形態(tài)，刀柄也有對應(yīng)的選擇。

刀柄的安裝

與刀柄如何固定切削刀具同樣重要的，是如何將刀柄安裝到機(jī)床主軸上。傳統(tǒng)BT、DIN和CAT刀柄錐度適用于較小的機(jī)床，但在高速加工方面可能會受到限制。與刀柄錐面和端面雙面接觸的型號可提供更高的剛性和精度，尤其是在大懸伸情況下。可靠傳遞更大的扭矩需要更大的錐度尺寸。例如HSK－E32刀柄不能在重載加工中替代HSK－A125A。

▲HSK刀柄的結(jié)構(gòu)

刀柄錐度形式的選擇

刀柄錐度形式的選擇通常因地區(qū)而異。二十世紀(jì)九十年代中期，5軸機(jī)床越來越受歡迎，HSK正是在這期間開始在德國涌現(xiàn)。CAT刀柄主要用于美國，而在亞洲，BT 刀柄非常受歡迎，并且經(jīng)常為錐面／端面雙面接觸的型號。

▲CAPTO刀柄的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

HSK常用于5軸加工。PSC（多邊形夾緊系統(tǒng)：Capto）和KM連接主要用于多任務(wù)機(jī)床，采用ISO標(biāo)準(zhǔn)。KM和Capto都是模塊化系統(tǒng)，允許通過組合接長桿或縮徑桿以裝配特定長度的刀具。隨著多任務(wù)機(jī)床越來越普遍，能夠在一次裝夾中實現(xiàn)車、銑、鉆等加工類型的刀柄越來越受歡迎。

Part．4 總結(jié)

加工車間必須重視刀柄在加工系統(tǒng)中的重要性，并了解如何將正確的刀柄與特定機(jī)床、加工策略和工件正確匹配來提高生產(chǎn)率和降低成本。

未來的技術(shù)改進(jìn)將不再局限于刀柄本身。使用軟件和 RFID 標(biāo)簽進(jìn)行刀具管理是基于數(shù)據(jù)的制造的一個要素，并且正在變得越來越普遍。刀柄技術(shù)的進(jìn)步包括配備傳感器的刀柄，可實時監(jiān)控刀柄上的力。所收集的數(shù)據(jù)允許操作員在加工過程中對加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，甚至可以通過與機(jī)器控制單元連接的人工智能 （AI） 自動調(diào)整。這些技術(shù)和其他新技術(shù)將進(jìn)一步增加刀柄在加工工序中的生產(chǎn)貢獻(xiàn)值。