近年來(lái)，隨著兩面夾緊式工具系統(tǒng)的普及，已在提高加工效率方面取得了明顯效果。但是，工具夾持技術(shù)總是以不斷改進(jìn)和提高為核心，而兩面夾緊式工具系統(tǒng)要想在高速高精度加工方面有新的突破，卻感到舉步維艱。正是基于這樣的理由，為了提高工具-刀柄間的聯(lián)接精度，熱裝式工具系統(tǒng)取代彈簧夾緊系統(tǒng)便引起了人們的極大關(guān)注。

    熱裝式工具系統(tǒng)是一種工具--刀柄間不介入任何零件的夾緊方法。它可解決高速高精度加工中極為重要的平衡、振擺精度及夾緊強(qiáng)度等問(wèn)題。但目前正在推廣的熱裝式工具系統(tǒng)仍然存在一些亟待改進(jìn)的地方，如與過(guò)去的夾緊方式相比，刀具裝卸時(shí)間較長(zhǎng)，操作不甚方便，在可配用的刀具品種方面也受到諸多限制等。

    本文介紹的Thermo grip工具系統(tǒng)，是德國(guó)OTTO BILZ公司新開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，它保留了以往熱裝式工具系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，改善了操作性能，提高了該系統(tǒng)的實(shí)用水平。 

    Thermo grip工具系統(tǒng)的原理


    熱裝式工具系統(tǒng)通常都是利用熱感應(yīng)裝置使刀柄的夾持部分在短時(shí)間內(nèi)加熱，刀柄內(nèi)徑隨之?dāng)U張，此時(shí)立即把工具裝入刀柄內(nèi)。刀柄冷卻收縮時(shí)，即可賦予刀具夾持面均勻的壓力，從而產(chǎn)生很高的徑向夾緊力將工具牢牢夾持住。

    Thermo grip采用具有高能場(chǎng)的感應(yīng)加熱線(xiàn)圈，可在短時(shí)間內(nèi)完成工具更換。由于電磁場(chǎng)的局部性特點(diǎn)，10秒鐘以?xún)?nèi)即可將刀柄夾持部位加熱，刀柄內(nèi)徑隨之?dāng)U張，很容易進(jìn)行工具更換。由于系局部加熱，因此可將輸往夾頭的能量控制在最小限度以?xún)?nèi)。 

    裝上或卸下切削工具后，夾頭迅速冷卻，因此，熱量極少傳導(dǎo)至夾頭的其他部位或刀具的柄部。與用火焰或熱氣體加熱的物體相比，熱裝式夾頭可說(shuō)是處于較冷的狀態(tài)，整個(gè)夾頭在60秒以?xún)?nèi)即可完全冷卻。

    加熱·冷卻裝置


    OTTO BILZ公司的加熱·冷卻裝置"ISG3000"具有如下特點(diǎn)： 


    是一種臺(tái)式裝置，可置于工作臺(tái)上使用，重量在50kg以下。 

    控制器和頻率振蕩器均裝在機(jī)器誆浚?夤奐蚪嗝骺臁? 

    氣缸可將感應(yīng)線(xiàn)圈下降至加熱部位，加熱完畢又退回原位。  

    夾持范圍為?6～32mm(ISG3200為Ø3-Ø50mm)，有3種線(xiàn)圈可供選擇使用。  

    ISG3000的感應(yīng)裝置所需電力為3相200V(32A)和6 bar壓力。  

    操作盤(pán)位于裝置前方，用手動(dòng)方式即可很容易編制作業(yè)程序。 

    信息處理器根據(jù)輸入的工具材質(zhì)、直徑等相關(guān)數(shù)據(jù)，自動(dòng)選擇輸出和加熱時(shí)間。 

  
    ISG3200加熱·冷卻裝置 感應(yīng)線(xiàn)圈正在加熱 冷卻襯套


    系統(tǒng)開(kāi)始工作后，加熱線(xiàn)圈便隨空氣壓力而下降，降至預(yù)定位置即開(kāi)始加熱。加熱時(shí)間隨刀具直徑的大小而有長(zhǎng)有短，但波動(dòng)范圍僅在5～10秒之間。由于加熱時(shí)間很短，熱量不可能傳導(dǎo)至夾頭以外的部位。

    OTTO BILZ公司開(kāi)發(fā)出一種冷卻襯套，用于Thermo grip工具系統(tǒng)的冷卻，可縮短冷卻時(shí)間。該襯套可直接與被加熱的Thermo grip夾頭的外圓接觸，將熱量盡快傳導(dǎo)至冷卻棱條上。棱條具有10倍的散熱效果，通過(guò)這些棱條可起到強(qiáng)制冷卻的作用。采用此種冷卻裝置，可保證在60秒內(nèi)使刀柄溫度降至安全使用的程度。

    熱裝式夾頭一般均具有如下一些共同的優(yōu)點(diǎn)：①夾頭形狀細(xì)長(zhǎng)；②振擺精度高；③夾緊力大；④能適應(yīng)高速回轉(zhuǎn)；⑤便于接近工件；⑥可采用內(nèi)冷卻方式。

    Thermo grip工具系統(tǒng)除具有上述優(yōu)點(diǎn)外，還有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：

    刀具的預(yù)調(diào)

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    收縮迅速 配有特制的冷卻襯套，刀具安裝或取下后，夾頭在襯套內(nèi)迅速冷卻，冷卻時(shí)間在60秒以?xún)?nèi)，每分鐘可更換3～4把刀具。
 
    可用高速鋼制作 為了減少熱量傳入刀柄，夾頭用硬質(zhì)合金材料固然很好，但價(jià)格昂貴，因此也可選用熱膨脹系數(shù)與刀具相同的高速鋼制作。

    安全可靠 加熱為局部加熱，刀具性能不會(huì)受加熱影響；冷卻采用冷卻襯套，操作者不直接與發(fā)熱的夾具和刀具接觸，可保障作業(yè)人員的安全。

    節(jié)省能耗 Thermo grip整體加熱至200℃，約需100KJ能量，但該系統(tǒng)只加熱夾頭部分，因此，能耗可降至20kJ左右，冷卻時(shí)間也成比例縮短，節(jié)能效果十分明顯。 

    使用壽命長(zhǎng) 該系統(tǒng)采用最佳熱處理規(guī)范，加熱溫度在400℃以下，這種溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于引起材質(zhì)內(nèi)部組織變化的溫度。因此，重復(fù)使用2000次后，夾頭的精度也不會(huì)變化，硬度雖略有下降，但同心度可保持不變。

    有刀具預(yù)調(diào)功能 刀具所需長(zhǎng)度可在夾頭冷縮前進(jìn)行調(diào)整，如圖4所示，刀具(C)通過(guò)調(diào)整器(B)插入夾緊套(A)內(nèi)，一邊回轉(zhuǎn)一邊用調(diào)整螺釘(D)將刀具調(diào)整到預(yù)定位置。 OTTO BILZ公司的Thermo grip工具系統(tǒng)振擺精度為3μm，平衡精度方面，BT40/BT50型為G6.3/15000r/min，HSK63A/HSK 100A型為G2.5/15000r/min。系統(tǒng)的尺寸規(guī)格有6～32mm。