1 HSK接口標準及接口部位的檢測

圖1 HSK63-A 柄部的型式及主要尺寸
1. 在DIN 標準中，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均符合標準要求，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)和標準樣錐
   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)對工件進行檢測前，需先用標準樣錐(圖3中所示錐體)對千分表校準。標準樣錐的尺寸按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算機，經(jīng)過測量軟件和計算軟件的處理，即可在監(jiān)視器上直接顯示出d₂、d₃的實際直徑值和錐體的實際角度值。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0.001mm，分辨率為0.0001mm。該儀器測量準確、快捷，適用于產(chǎn)品終檢。#p#分頁標題#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定的。尺寸l₆通常是在數(shù)控車床上以高速、小進給量條件加工出來的，由于l₆的起點和終點分別在孔內(nèi)和孔外，所以測量該尺寸需要設計專用檢具，這種HSK拉緊斜面測量檢具的結(jié)構(gòu)如圖6所示。進行校準或檢測時，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力，DIN69893中規(guī)定HSK錐柄尾端鍵槽應為圓弧形，且對圓弧中心的位置精度提出了嚴格要求(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 標準中，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，但基準環(huán)規(guī)需經(jīng)北京計量科學研究院標定，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. 刀柄動平衡計算參數(shù)及公式
   對刀柄進行動平衡計算時，需應用以下參數(shù)及計算公式：G——平衡等級指標(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的計算
   圖12 平衡等級列線圖
2. 平衡等級G 的計算實例
   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)值計算可得G≈6.3mm/s。同理可知：當工作轉(zhuǎn)速N=8000r/min時，G≈2.5mm/s；當工作轉(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?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。