1.引言

應力鎖緊式刀具夾緊技術是德國雄克公司研究開發(fā)的一種超高精度夾持刀具的先進技術，該項技術適用于加工中心、高精度鏜銑床和柔性自動生產(chǎn)線等金屬切削加工設備，用來夾持鉆頭、鉸刀、銑刀等，可廣泛應用于汽車制造、機械制造、模具加工等行業(yè)。根據(jù)應力鎖緊式刀具夾持原理制造的超細型TRIBOS－SVL刀具加長桿和TRIBOS－S型刀具夾頭，可以用在加工空間非常受限制的場合；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.應力鎖緊式刀具夾頭

2.1 TRIBOS－S型應力鎖緊式刀具夾頭

（1）工作原理

TRIBOS－S型應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計的軸對稱特殊幾何形狀，在原始狀態(tài)下，刀具無法插入夾持孔內(nèi)；安裝刀具時，使用專用加載器從外部對夾頭夾持段加壓，迫使夾持孔的形狀在彈性變形的范圍內(nèi)變成圓孔，此時即可順利地將刀具插入夾持孔內(nèi)；然后松開加載器（即撤掉外部載荷），刀具就被夾頭巨大的變形恢復力牢固地夾緊。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

TRIBOS－S型應力鎖緊式刀具夾頭具有以下優(yōu)良的技術性能：極高的夾持回轉(zhuǎn)精度和重復夾緊精度（≤3μm）；極細的外徑尺寸；穩(wěn)定可靠的夾緊力；具有全封閉結構，無活動部件，無磨損，免維護；夾頭夾持刀具后始終處于彈性變形狀態(tài)，使用壽命長；使用加載器更換刀具迅速、方便；夾頭對被夾持刀具的材料沒有限制；采用完全對稱的結構，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型應力鎖緊式刀具夾頭直接夾緊刀具所能傳遞的扭矩見表1（表1中的數(shù)據(jù)是在大量實測數(shù)據(jù)的基礎上考慮了一定的安全系數(shù)后給出的，被測刀具的刀桿精度等級為h6）。

表1 TRIBOS－S型應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刀具加長桿

TRIBOS－SVL刀具加長桿的工作原理和性能特點與TRIBOS－S型刀具夾頭相同，它的夾持回轉(zhuǎn)精度和重復夾緊精度≤3μm。標準系列的TRIBOS－SVL刀具加長桿有100mm和150mm兩種長度，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。非標系列的刀具加長桿可以根據(jù)具體的要求決定制造長度。TRIBOS－SVL刀具加長桿夾持刀具后所能傳遞的扭矩與TRIBOS－S型刀具夾頭相同（見表1）。它可以和各種刀具夾頭聯(lián)合使用，解決干涉問題，代替昂貴易耗的非標刀具。

2．3 TRIBOS－R型應力鎖緊式刀具夾頭

TRIBOS－R型應力鎖緊式刀具夾頭的結構與TRIBOS－S相比，TRIBOS－R加大了夾持段的外徑，設計了特殊的減振空腔結構，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)良的技術性能：夾持回轉(zhuǎn)精度和重復夾緊精度≤3μm；穩(wěn)定可靠的夾緊力；能傳遞很高的扭矩；采用完全對稱的結構，夾持器沒有活動的部件，無磨損，免維護，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類似。TRIBOS-R型刀具夾頭直接夾持刀具后所能傳遞的扭矩見表2。（表2中的數(shù)據(jù)是在大量實測數(shù)據(jù)的基礎上考慮了一定的安全系數(shù)后給出的；被測刀具的刀桿精度等級為h6）。

表2 TRIBOS－R型應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．應力鎖緊式刀具夾頭的動平衡特性

應力鎖緊式刀具夾頭的動平衡是按照德國工業(yè)應用研究組織AIF推薦的動平衡指標：

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)過更精細的動平衡，可以使TRIBOS－S型刀具夾頭和TRIBOS－SVL刀具加長桿適用于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。在德國達姆施塔特生產(chǎn)技術和切削機床研究所進行的測試中，雄克公司的應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性能。

4 .應力鎖緊式刀具夾頭的接口型式和夾持直徑

應力鎖緊式刀具夾頭的接口是指刀具夾頭上與機床主軸連接的部位，為了在多種機床上都能使用，刀具夾頭的接口有多種型式，常用的有：符合德國工業(yè)標準DIN 69871的SK型，符合日本工業(yè)標準JIS B 6339的BT型,符合德國工業(yè)標準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。應力鎖緊式刀具夾頭也可與減徑套配合使用，實現(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,可以夾持直徑為3、4、5、6、8mm的刀具；使用外徑為20mm的減徑套,可以夾持直徑為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，將夾頭或加長桿夾刀一端按規(guī)定方向插入加力套，然后連同過渡套一起裝入加載器的加壓孔中，關閉卸壓閥，手壓加壓手柄，使壓力表的讀數(shù)上升至規(guī)定的值，這時即可輕松地將刀具插入夾持孔內(nèi)。松開卸壓閥，刀具即被夾緊。卸刀也按同樣步驟進行。裝刀或換刀過程可在30秒內(nèi)完成。該裝刀加載器對硬質(zhì)合金刀具、高速鋼刀具均可裝可卸。

6.應力鎖緊式刀具夾頭的使用要求

應力鎖緊式刀具夾頭的使用要求是：當被夾刀具的外徑≤8mm時，要求刀桿的精度等級為h6；當?shù)毒咄鈴剑?mm時，刀桿的精度等級可以放寬到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，加載器內(nèi)的油壓由壓力表讀出，油壓的數(shù)值必須小于每個刀具夾頭上所標注的最大容許壓力值，否則會使刀具夾頭產(chǎn)生塑性變形而損壞。