1 HSK接口標(biāo)準(zhǔn)及接口部位的檢測

圖1 HSK63-A 柄部的型式及主要尺寸
1. 在DIN 標(biāo)準(zhǔn)中，HSK柄部工具圓錐的尺寸決定于兩斷面的直徑及公差。圖1給出了HSK63-A柄部的主要尺寸。
   圖1中，影響HSK刀具性能的關(guān)鍵尺寸包括：①錐柄l₂處直徑d₂=48.000^+0.011_+0.007mm；②l₂+l₃處直徑d₃=46.530^+0.007_+0.003mm；③夾緊用30°斜面中點(diǎn)相對于端面的位置尺寸l₆=18.13±0.042mm。由尺寸d₂、d₃可得到如圖2所示的HSK63-A錐柄的外圓錐公差帶。若加工后d₂和d₃均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，即表明圓錐的尺寸精度及圓錐相對于端面的位置精度均合格。由于公差帶兩端呈喇叭口形，HSK63-A 錐柄的錐體根部尺寸可達(dá)Ø48.637～48.644mm，大于安裝錐孔的端面孔徑。因此，錐柄在安裝孔內(nèi)被拉緊前，端面之間存在一定間隙量(對于HSK63 錐柄約為0.04～0.14mm)；錐柄拉緊后，錐面和端面即可達(dá)到緊密接觸，并具有很高剛性。
   
   圖2 HSK63-A柄部外圓錐的公差帶
   圖3 專用環(huán)規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)樣錐
   圖4 HSK電感綜合檢查儀測量原理
   生產(chǎn)中，直徑尺寸d₂、d₃多用帶千分表的專用環(huán)規(guī)(見圖3)來檢測。使用環(huán)規(guī)對工件進(jìn)行檢測前，需先用標(biāo)準(zhǔn)樣錐(圖3中所示錐體)對千分表校準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)樣錐的尺寸按d₂=48.000mm、d₃=46.530mm、錐度2°51´45”(1:10錐度)制造。
   d₂、d₃也可用氣動型或電感型HSK綜合檢查儀進(jìn)行檢測。圖4所示為HSK電感綜合檢查儀的測量原理。電感測頭將測得的信號輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過測量軟件和計(jì)算軟件的處理，即可在監(jiān)視器上直接顯示出d₂、d₃的實(shí)際直徑值和錐體的實(shí)際角度值。成都工具研究所已開發(fā)出多種規(guī)格的HSK電感綜合檢查儀(儀器外觀見圖5)，該儀器可用于測量HSK錐柄或HSK錐柄安裝孔，測量精度和4 小時穩(wěn)定性可達(dá)0.001mm，分辨率為0.0001mm。該儀器測量準(zhǔn)確、快捷，適用于產(chǎn)品終檢。#p#分頁標(biāo)題#e#
2. 尺寸l₆是為了保證刀柄在工作過程中始終具有足夠拉緊力和較高剛度而設(shè)定的。尺寸l₆通常是在數(shù)控車床上以高速、小進(jìn)給量條件加工出來的，由于l₆的起點(diǎn)和終點(diǎn)分別在孔內(nèi)和孔外，所以測量該尺寸需要設(shè)計(jì)專用檢具，這種HSK拉緊斜面測量檢具的結(jié)構(gòu)如圖6所示。進(jìn)行校準(zhǔn)或檢測時，先按下測頭，將樣件或HSK刀柄以錐面定心后，再放開圓盤測頭，測頭在彈簧作用下與斜面接觸，進(jìn)行比較測量。
   
   圖5 成都工具研究所生產(chǎn)的HSK電感綜合檢查儀
   圖6 HSK拉緊斜面測量檢具
   圖7 HSK錐柄自小端沿軸線看的視圖
3. 由于HSK空心刀柄的孔壁較薄，為了減小鍵傳動的接觸應(yīng)力，DIN69893中規(guī)定HSK錐柄尾端鍵槽應(yīng)為圓弧形，且對圓弧中心的位置精度提出了嚴(yán)格要求(見圖7，對于HSK63，圖中尺寸值分別為：e₁=18.110mm，e₂=9.15mm，r₃=2.88±0.02mm，b₁=12.54±0.04mm)，4個圓弧應(yīng)與鍵槽寬度b₁相切。為控制圓弧鍵槽的形位精度，首先要保證b₁的尺寸精度和對稱度要求，然后再用專用檢具檢測4個圓弧的形位誤差。
4. 在DIN 標(biāo)準(zhǔn)中，HSK安裝孔的型式尺寸是由一個直徑尺寸及其公差、錐角及其偏差來確定的。圖8為HSK63安裝孔尺寸及其公差帶。
   在加工過程中，可用帶千分表的錐度塞規(guī)來控制HSK安裝孔的錐孔相對于端面的位置(對于HSK63，錐孔l₂的公差控制在-0.03～+0.01mm之間)。圖9所示為用基準(zhǔn)環(huán)規(guī)校正帶千分表塞規(guī)的情況。這些檢具工廠可自行制造，但基準(zhǔn)環(huán)規(guī)需經(jīng)北京計(jì)量科學(xué)研究院標(biāo)定，以保證HSK錐柄工具的互換性。
   
   圖8 HSK63安裝孔尺寸及其公差帶
   圖9 HSK安裝孔檢具

   
   圖10 氣動錐度塞規(guī)

2 HSK刀柄的動平衡

1. 刀柄動平衡計(jì)算參數(shù)及公式
   對刀柄進(jìn)行動平衡計(jì)算時，需應(yīng)用以下參數(shù)及計(jì)算公式：G——平衡等級指標(biāo)(mm/s)，G=eW；M——物體質(zhì)量(g)；W——角速度(s^-1)，W=2pN；N——HSK刀柄轉(zhuǎn)速(r/min)；m——不平衡質(zhì)量(g)；r——m的回轉(zhuǎn)半徑(mm)；e——重心偏距(µm)，e=G/#p#分頁標(biāo)題#e#W=U/M；U——不平衡量(g·mm)，U=mr=Me(見圖11)；F——離心力(N)，F(xiàn)=UW²。
   
   圖11 不平衡量U的計(jì)算
   圖12 平衡等級列線圖
2. 平衡等級G 的計(jì)算實(shí)例
   已知一個HSK錐柄夾頭的質(zhì)量M=1000g，經(jīng)動平衡后仍有殘余不平衡量U=3g·mm，試計(jì)算該夾頭在N=20000r/min轉(zhuǎn)速下工作時的平衡等級G。
   由e=U/M，W=2pN/60可知 G=eW=2pNU/60M=pNU/ 30M
   代入數(shù)值計(jì)算可得G≈6.3mm/s。同理可知：當(dāng)工作轉(zhuǎn)速N=8000r/min時，G≈2.5mm/s；當(dāng)工作轉(zhuǎn)速N=3200r/min時，G≈1mm/s。上述結(jié)果也可直接從圖12所示的平衡等級列線圖中直接查得。
   由上述結(jié)果可知：①當(dāng)?shù)侗|(zhì)量M相同、殘余不平衡量U相同、工作轉(zhuǎn)速N不同時，平衡等級G隨之不同；②在不同轉(zhuǎn)速下，要使平衡等級G相同，則當(dāng)工作轉(zhuǎn)速越高時其不平衡量U 必須越小。
3. HSK刀柄的平衡等級G 推薦值及限制轉(zhuǎn)速
   1. 當(dāng)工作轉(zhuǎn)速N=15000r/min 時，HSK40～HSK63 刀柄的平衡等級推薦值為G=6.3mm/s；當(dāng)工作轉(zhuǎn)速N=9000r/min 時，HSK80～HSK100刀柄的平衡等級推薦值為G=6.3mm/s。
   2. 刀柄和刀具經(jīng)過動平衡后，使用時的限制轉(zhuǎn)速見下表。