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OTT拉刀机构在高速电主轴中的应用

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标准HSK拉刀装置几乎适用于所有场合。特别是在要求快速、频繁进行刀具更换的汽车制造业中，特种涂层的拉杆机构已经被多次证明了其价值所在。

模块化的拉刀装置

OTT公司生产的通用拉刀装置系统面向全世界，可用于各种标准轮廓的SK接口(大斜度锥柄7：24)以及现代化的HSK接口(空心轴锥柄)。由于采用了模块化的结构，OTT-JAKOB拉刀装置的夹紧系统几乎可应用于所有的场合，能够满足用户的不同需求，并能够按照用户的不同要求提供机床主轴动力拉刀系统。SK拉刀装置系统由带有支撑套的卡爪、一个整体倍力放大机构的牵引头及一个液压或者气动的推刀机构组成，且需要一个旋转组合装置来用于内冷却、或空气的传输。HSK拉刀装置系统有相同的模块化结构，但不同于SK动力拉杆头，它们由HSK夹紧刀柄装置和一个不带倍力放大机构的牵引头组成。

HSK的发展趋势

实际上，SK拉刀装置在世界范围内的使用是非常普遍的。由于新型刀柄需要昂贵的投资，在SK工具比较便宜的情况下，中、小型公司一般不会轻易更换新的刀具接口。

尽管如此，使用HSK接口的电动主轴的销量仍在不断增长，这是因为其刀柄轴向的凸缘面接触和锥形面配合接触的连接刚度高，从而可以获得高精度的定位和重复性好的定位精度。
由于HSK刀架的质量较小且尺寸适宜，使得刀具的操纵变得更加容易。HSK系统的刀具更换快、转速较高，代表了高速应用场合的最新技术水平。

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SK动力拉杆系列

OTT公司可提供SK30、SK40、SK50及SK60各种标准尺寸的带刀架的大斜度锥面卡爪，所有符合DIN 69871／72(1SO 7388／1／2类型A)、ANSIB5.50-78(1SO 7388／1／2类型B)和MAS403-1982(PTl和PT2)标准尺寸的刀具都可使用。OTT卡爪的特点是，其主轴的内轮廓是统一的，与各个标准无关。因此，机床及主轴制造商无需对主轴设计做任何更改就能够按照客户的需求交付产品。

SK牵引头

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图2 大斜度锥面的倍力放大机构

SK牵引头在最小的空间内可以得到最大的拉入力。OTT公司的牵引头使用了一个传动装置(图2)，该装置可以将拉入力放大近3倍。除了尺寸较小外，应用HSK的另一个优点是刀具拉紧系统的总质量较小，这使其平衡特性得到了改善。

HSK动力拉杆系统

OTT公司的HSK拉杆机构满足刀具标准DIN 69893，它有一系列的尺寸、形状和设计可供选用(图3)。标准HSK拉刀装置几乎适用于所有场合，特别是在要求快速、频繁进行刀具更换的汽车制造业中，特种涂层的拉杆机构已经被多次证明了其价值所在。特殊材料涂层的润滑作用将系统保养、维修成本降到了最低。间隔装置的几何外形为卡爪提供了一种导向的支持，极大地改善了平衡性能。

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图3 NSK动力拉杆的头部

在试验室里进行的测试表明，这些动力拉杆结构经受住了以0.13s为一个夹紧／放松周期、最高循环次数达900万次的强化产品寿命试验。测试期间磨损和拉入力的减小均在容许的最小限度之内。

自锁式OTT 2S是OTT研发出的新一代HSK拉刀结构。刀具插入主轴，换刀机械手可立刻返回到其原始位置。该项操作完成后，刀具可以恰好在换刀机械手抓住刀具之前被释放，这种方式能够节省用户的宝贵时间。卡爪的外形导致了一个离心力的放大效应，这意味着拉入力伴随着速度的增大而增大(图4)。此效应对于所有的OTT拉刀结构均是适用的。这样，拉刀系统中的叠簧能够被紧凑地压缩而实现拉刀动作，刀具系统的总重量保持在了较低的水平。

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HSK的牵引头

在大斜度锥面系统中，力的放大是由传动机构来完成的，而在HSK接口中，这部分工作则是由拉刀装置完成的。对于高速旋转的HSK系统而言，需要特别加以注意的是要在考虑拉入力和稳定性的情况下精确计算自然频率，从而确定位置、支撑弹簧的种。OTT公司能够以它多年丰富的实践经验和在工厂所做的系列测试为基础为其客户确定最佳的设计方案，拉杆所用的高质量特殊材料和涂镀技术保证了动力拉杆的稳定性和使用寿命，并在机床使用寿命期内部具有极好的机械性能。

旋转组合装置

液压1管道旋转松刀装置在管道内进行松刀，与在第二个管道内进行介质(水／空气)传输的液压2管道旋转组合式装置都适用于最高转速达10000r／min的工况。更高的转速时，一般推荐使用单独松刀装置，这是一种旋转分配(冷却液)装置的组合式装置。

为此，OTT公司研发了1K-GD旋转组合装置机构系统(图5)。这种旋转组合装置的好处在于它始终能极好地密封连接部件(GD)，并在80bar的压力下以高达36000r／min的转速仍可获得复合轴承的长寿命。所有这些旋转组合装置都有更大的应用范围可供客户选择，最高转速达60000r／min，冷却压力达150bar，更大的流通直径可获得更高的流量。OTT-JAKOB公司能够满足客户各种不同的需求，所有GD旋转组合装置都可和一个外部的微量冷却液润滑系统一起联合使用。

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所有的OTT旋转装置经试验都能达到很好的动平衡，特殊材质和设计的密封连接组件在各种旋转装置中都表现出了优异的性能。GD旋转装置的使用寿命至少达6000h，泄漏数量非常小，升温可以被忽略不计。如果按照使用说明操作，还有可能获得更长的使用寿命。这点对于技术上高敏感的电动主轴应用尤为重要。

松刀机构

OTT松刀装置的放松夹紧装置使用液压或者气动的方式(图6)。打刀力取决于拉入力和转数，特别是在大斜度锥面7：24系统中，旋转数会导致相应松刀力的增加。这是因为主轴锥面膨胀，特别是高速旋转时的膨胀，刀具将逐渐钩形弯曲并缩进主轴。OTT公司成功地确定了最优化的松刀装置方案，并成功地将一个模拟位置指示器安装在松刀装置中，几乎OTT所有的释放单元都可以选装该系统，以使夹紧(刀柄)装置能够以极高的精度定位。模拟信号可以直接连接控制系统的CPU或者通过使用OTT位置控制器转换为数字信号。位置控制器能探测到拉刀的准确位置，并作为输出信号传输给控制系统。

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未来的前景

缩短快速换刀时间和减少非加工时间需求的不断增长，不仅对HSC意义重大，还将促使OTT公司不断对其产品进行改进并升级换代。例如，在一个60000r／min的旋转装置投放市场时，闭合的精密液压件是保证其质量的前提。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/12/2010)


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