在切削加工中，刀柄是刀具與機(jī)床之間的關(guān)鍵性接口。在各個(gè)加工場(chǎng)合，是否選擇了正確的刀柄會(huì)影響很多因素，如：尺寸精度、表面質(zhì)量、換裝時(shí)間和刀具磨損，這zui終影響到所加工工件的質(zhì)量和成本。

圖1  作為刀具與機(jī)床之間的關(guān)鍵接口，刀柄影響著加工工件的質(zhì)量

如同存在不同的加工場(chǎng)合一樣，市場(chǎng)上也沒(méi)有一種刀柄可以適用于所有加工的需要。因此，隨著加工技術(shù)的發(fā)展，SCHUNK公司三十多年來(lái)開(kāi)發(fā)了五種不同的高精度刀柄系統(tǒng)。有了這幾套刀柄，即可滿足用戶各種切削任務(wù)的需求。其適用行業(yè)從電子、鐘表工業(yè)的微細(xì)加工至金屬切削高速加工（HPC/HSC）的全面范圍；既有高價(jià)值高精度的刀柄，又有價(jià)廉物美且適合大切削量加工的刀柄。

夾緊回轉(zhuǎn)精度決定了被加工工件的尺寸精度

高精度刀柄，如TENDO靜壓膨脹式刀柄和TRIBOS應(yīng)力鎖緊式刀柄除制造上很高的結(jié)構(gòu)尺寸保證外，均經(jīng)過(guò)一系列動(dòng)平衡校準(zhǔn)，以達(dá)到很高的夾持回轉(zhuǎn)精度。具此特性不僅可以提高工件的質(zhì)量，也極大地降低了加工費(fèi)用。由此所耗費(fèi)的加工成本明顯低于傳統(tǒng)的加工成本，這是因?yàn)椴捎酶呔鹊侗娱L(zhǎng)了刀具的使用壽命。與傳統(tǒng)的彈簧刀柄相比，TENDO靜壓膨脹式夾緊技術(shù)（圖2）和TRIBOS應(yīng)力鎖緊式夾緊技術(shù)（圖3）僅由于降低刀具磨損一項(xiàng)，即可節(jié)省成本多達(dá)27%。

圖2  Tendo靜壓膨脹式刀具夾頭顯示出的夾持
回轉(zhuǎn)精度和很高的可重復(fù)精度以及的振動(dòng)阻尼

圖3  采用Tribos應(yīng)力鎖緊夾緊技術(shù)時(shí)，刀柄通過(guò)夾持孔的彈性
變形夾緊刀具，因其不同的結(jié)構(gòu)特征，可夾持從0.3～32mm的刀具

SCHUNK的高精度刀柄系統(tǒng)具有*的夾持回轉(zhuǎn)精度，用戶在采用時(shí)即可對(duì)工件進(jìn)行的加工并達(dá)到*的尺寸精度。雖然，熱縮刀柄和高精度彈簧刀柄在出廠時(shí)也可以達(dá)到較高的夾持回轉(zhuǎn)精度，但由于夾緊技術(shù)的不同仍存在差異。實(shí)驗(yàn)表明：熱縮刀柄由于其材質(zhì)在熱膨脹的影響下會(huì)逐漸喪失夾持精度；而依靠靜壓油腔變形的TENDO或常溫下材料應(yīng)力變形夾緊的TRIBOS刀柄在多次更換刀具之后，仍然可以保持徑向回轉(zhuǎn)跳動(dòng)不超過(guò)0.003mm。

在振動(dòng)阻尼方面，SCHUNK各刀柄系統(tǒng)的數(shù)值均反映出極寬的適應(yīng)性。其中TENDO靜壓膨脹式刀柄和TRIBOS-R型應(yīng)力鎖緊式刀柄表現(xiàn)尤為突出。TENDO靜壓膨脹式刀柄通過(guò)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的油腔內(nèi)壁夾緊刀具，通過(guò)使用一只六角扳手?jǐn)Q緊加壓螺栓，將壓力均勻地傳遞到油腔的每個(gè)部位。油腔內(nèi)壁受壓均勻而且對(duì)稱地向軸線方向膨脹，從而夾緊刀具。隨著每次夾緊和松開(kāi)，加壓螺栓都固定地達(dá)到同一個(gè)位置，保障了重復(fù)夾緊精度的要求。由于油的振動(dòng)阻尼大于鋼的阻尼，所以TENDO刀柄也具有*的阻尼特性。同樣的，TRIBOS-R型應(yīng)力鎖緊式刀柄采用空腔結(jié)構(gòu)填充塑性阻尼材料，亦具備了相似的阻尼特性，從而達(dá)到極安靜的加工效果。SINO通用型刀柄因配有塑性材料的內(nèi)襯，因而也具備相類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)證明，如用戶選用帶振動(dòng)阻尼的夾緊技術(shù)，投資是值得的。由于阻尼的作用，刀具的切削狀態(tài)得到改善，刀具受到良好的保護(hù)，其使用壽命得到延長(zhǎng)。如實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示，由于振動(dòng)特性得到改善，刀具使用壽命zui多可延長(zhǎng)47%（圖4）。與此同時(shí)，用戶還可以獲得更好的工件表面質(zhì)量。

圖4  刀柄的振動(dòng)阻尼特性對(duì)刀具的使用壽命帶來(lái)
決定性的影響。試驗(yàn)表明，采用Tendo靜壓膨脹式
刀具夾頭時(shí)，刀具的使用壽命zui多可以延長(zhǎng)47%

帶振動(dòng)阻尼特性的刀柄的另一個(gè)好處是其對(duì)設(shè)備主軸的影響。如果阻尼比較弱的化，振動(dòng)會(huì)直接被傳導(dǎo)到主軸上；而帶有振動(dòng)阻尼特性的刀柄則會(huì)發(fā)揮緩沖作用。這樣既可保護(hù)主軸和設(shè)備上較昂貴的部件，又可延長(zhǎng)主軸的使用壽命。

在完成較大切削量的切削任務(wù)時(shí)，較高的徑向力會(huì)作用到刀柄上。如果想在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到較大切削量的話，建議采用能夠承受這種徑向力的系統(tǒng)。SINO-R強(qiáng)力型刀柄、TRIBOS-R型刀柄和CELCIO熱縮技術(shù)刀柄均是不錯(cuò)的選擇。這幾種刀柄系統(tǒng)均具備較高的徑向剛度，在大切削量的情況下能夠平穩(wěn)地加工。而前兩種系統(tǒng)還具備*的振動(dòng)阻尼特性。

刀具更換更快換裝時(shí)間更短

對(duì)于經(jīng)常需要對(duì)刀具進(jìn)行換裝的客戶來(lái)說(shuō)，在選擇合適的刀柄時(shí)換裝時(shí)間也有著重要的影響。TENDO液壓刀柄和SINO通用型刀柄只需一只簡(jiǎn)單的六角扳手或月牙扳手，即可在30s內(nèi)對(duì)刀具進(jìn)行更換。其無(wú)需采用外圍設(shè)備，不僅換裝時(shí)間短，且無(wú)需額外費(fèi)用。而熱縮式的刀柄更換刀具需要專門(mén)的熱縮設(shè)備，其采購(gòu)價(jià)格大約需要10 000歐元。對(duì)比其他刀柄裝夾技術(shù)，熱縮刀柄所需時(shí)間zui長(zhǎng)，包含受熱刀柄冷卻在內(nèi)的換裝時(shí)間需要10min。在很多換裝過(guò)程中，這一點(diǎn)是非常不利的。

在加工中工件越小或轉(zhuǎn)角越大時(shí)，刀柄的外形尺寸就越顯重要。特別是在狹窄空間里進(jìn)行切削作業(yè)時(shí)，瘦長(zhǎng)的TRIBOS-S或超長(zhǎng)的TENDO-LSS刀柄就非常適用。同時(shí)，這兩種裝置也適合高速加工的領(lǐng)域。其中，TRIBOS-SVL刀柄延長(zhǎng)桿（圖5）亦可以與不同的刀柄組合來(lái)完成上述難加工部位的加工。由于延長(zhǎng)桿的夾持精度在0.003mm以內(nèi)，因此在很多場(chǎng)合使用這種延長(zhǎng)桿后，較貴的特殊刀具就可以省去。

圖5  TRIBOS-SVL刀柄延長(zhǎng)桿可與不同的刀柄組合來(lái)完成難加工部位的加工

為了夾持直徑在0.3~3mm的刀具進(jìn)行微型切削作業(yè)，SCHUNK公司可提供TRIBOS-Mini型裝置。在醫(yī)藥、模具、電子電器以及鐘表行業(yè)，這種裝置非常受歡迎。

SCHUNK公司曾經(jīng)對(duì)刀柄進(jìn)行硬度實(shí)驗(yàn)，也提供了各種不同夾持系統(tǒng)的試樣，其結(jié)果是：刀柄對(duì)刀具的使用壽命和設(shè)備主軸的負(fù)荷有著重大影響。帶有刀具保護(hù)功能的刀柄系統(tǒng)可以成為制約費(fèi)用上升的因素，并顯示出巨大的成本節(jié)約潛力。

圖6  刀柄的價(jià)格只占整個(gè)切削費(fèi)用的很小一部分，但
從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，較低廉的刀柄也可以導(dǎo)高的費(fèi)用產(chǎn)生

在初期投入中，刀柄的購(gòu)置成本成為一項(xiàng)主要考慮因素，但是與加工時(shí)間有關(guān)的費(fèi)用節(jié)省很快就會(huì)引起人們的注意。另人驚奇的是刀柄的購(gòu)置費(fèi)用對(duì)整個(gè)切削費(fèi)用影響不大，正如把靜壓膨脹式刀柄與熱縮式刀柄所作的對(duì)比表明：盡管熱縮刀柄的購(gòu)置費(fèi)用較低，但是在使用TENDO液壓刀柄19h后，使用TENDO液壓刀柄的加工費(fèi)用就已經(jīng)明顯變得更低。在和zui昂貴的系統(tǒng)之間分別進(jìn)行100h的有效使用后，結(jié)果是兩者之間的加工費(fèi)用差異達(dá)到771歐元。