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高速加工刀具系統

我們從最近工具機展覽會看出，工具機已進步到高速化階段，特別是主軸的旋轉速度，一萬轉以上已經算是很普遍了。為了要活用這種高速主軸，高速加工刀具系統的要求是必須的，因而有二面拘束刀柄的發展，另一方面德國HSK刀柄也因應此趨勢所發展出的刀桿之一

工作母機對刀具系統的要求

所謂刀具並不單只限於切削工具，而是在加工某工件時，做為補助工具機的功能。所謂刀具系統就是除了切削刀具外，還包括切削工具、工作物夾持系統、量測系統。

以使用者而言對於工具機的要求不外乎表1所示，為達此目的，除機台本身結構外，刀具選用配合也會影響到整體表現。

表1  刀具系統應有的特色

工具機的性能須求

刀具系統應有的特性

高精度

高精度、高靜動態剛性、耐環境性、耐久性、經年變化

高靜態剛性

高靜態剛性、耐離心力特性、耐久性、耐環境性

高動態剛性

高靜動態剛性

高速性能

耐離心力特性、非平衡自由度、小型輕量

重切削性能

高靜動態剛性、耐久性

覆合加工功能

高靜動態剛性、彈性

因應無人化功能

耐環境性、耐摩耗、感測功能

高速加工用刀柄現況

兩 面拘束刀柄，KM、Capto大多是用於複合機，幾乎多是短錐度。而BIG、HMC、BTW等，是由原來的7/24長錐柄，做成二面拘束刀柄。因現場長時 間使用BT刀柄，要變換為1/10短錐度刀柄，除工具機本身主軸無法配合外，也須很多的刀具費用，因此很困難。但今後主軸想要更高速化，則必須是短錐度及 兩面拘束為條件，因主軸構造除了能做到非常小型外，還可以使其對前軸承的影響降到最小，且因為是短錐度所以柄部本身很輕，換刀的行程可以做得很小，適用於 高速自動刀具更換

                     BT刀柄                                  HSK刀柄                                       Capot刀柄

高速加工用刀柄技術

在高速化方面，刀柄要求以下的特性：

1. 非平衡質量小。

2. 安裝到主軸的精度高

3. 不可降低主軸在高速時的結合特性

4. 高速更換性能

5. 切削刀具的夾持精度要高

6. 在高速時，不可降低切削刀具的夾持力

為了達到1的要求，首先刀柄完全做成對稱，且容易提高平衡精度。關於2的要求，利用兩面拘束就可以解決。關於3的要求HSK刀柄可克服此問題。關於4除了減少刀具的換刀行程外，使用短錐度可以說對刀柄輕量化是有利的。

熱縮式夾頭的切削刀具夾持特性

由 於刀柄做成二面拘束，故刀柄安裝到主軸的精度可以提高很多，但因最後還是表現在夾持後切削刀具精度，切削刀具夾持方式有側固夾持、筒夾夾持、熱縮式夾緊， 其中熱縮式夾緊對於主軸旋轉造成夾持力降低的情況較少，且因構造較簡單，安裝刀具的精度也是上面所提夾持方式中最高，而其缺點為，每支刀桿只有一種使用尺 寸，無法如筒夾鎖緊刀柄共用性高及刀具拆裝須有特殊儀器才能拆卸安裝。

熱縮式刀柄 熱縮式刀柄拆除儀器

結論

工具機的性能愈高，刀具系統的角色愈來愈重要。身為工具機製造廠必須把刀具系統當作工作母機一部份，而進一步努力開發，這樣一來可由當初開發工作母機的進展而意識到刀具系統的重要性，進而出現更高性能的高速加工用工作母機。

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