工具夹头的四个质量要素

    CNC加工中心在过去的30年间得到了持续改进和发展。如今这些机床的设计充分体现了柔性化，通过很小的结构变化，就能够应用于从短期工具制造到长期产品生产的各种加工场合。过去曾采用焊接或铆接装配的飞机零部件，现在则可以在高速大功率加工中心上将整块铝坯掏空加工而成。汽车发动机过去几乎完全由专用的传送流水线进行生产，如今则趋于用加工中心进行敏捷制造。这些加工中心都有一个基本特点：能够自动更换工具而无需操作者干预。
    
    工具夹头在各种不同的切削刀具与加工中心主轴之间提供标准连接。它的工作方式与一个可调整的钻夹头类似，就像家庭维修工可以更换手提钻的钻头一样。加工中心的主轴孔和工具夹头的柄部及法兰均按标准制造，这些标准过去25年间在世界范围内得到了发展。总的来说，这些标准的制定比较完备，只要主轴和工具夹头都符合标准规定，就可以保证它们之间的连接既牢靠又有很高的同心度。
    
    由于工具夹头采用标准结构，也由于它相对于机床主体而言创新发展较缓慢，因此在一些加工中心用户中形成了一种挥之不去的印象：工具夹头似乎是一种“商品”（标准化产品）。从今天在市场竞争中打拼获得成功的工具夹头制造商的数量来看，也很容易得出这一结论。但是一些终端用户并不认同“商品”的概念。确实，某种类型的所有工具夹头看似相像，但肯定不会完全相同。
    
    工具夹头的质量差异
    
    是什么原因使一种产品优于另一种呢？在大多数金属切削加工中，合格零件与废品之间的区别常常在于关键尺寸上极微小的差异。同样，一个高精度工具夹头的不同之处也取决于所采用的制造公差。
    
    评价指标1：同心度
    
    切削刀具的回转轴线必须与机床主轴的回转轴线精确一致。实现近于完美的同心度的方法虽然很明确，但也很复杂。
     
    首先，将工具夹头的锥柄装入对应的主轴锥孔时，每一次都必须非常精确。为此，配合表面的锥角公差必须很小。这些公差由国家或国际标准委员会制定和颁布，一般可供任何人查阅。制造完成的工具夹头要用量规检测其圆度和锥角，而这些量规则由实物基准规来标定。生产现场采用的测量方法各不相同，从实物接触机械式测量、实物接触/电子模拟量测量到非接触模拟量测量（如气动量规）。所有这些行之有效的方法都有一个共同特点：都要用实物基准规来标定。
    
    不同工具夹头制造商的基准规之间存在明显的差异。这一肯定的判断是基于多年来对不同制造商的工具夹头产品进行成百上千次测量的结果。简言之，它们的确不同。即使假定市场销售的所有工具夹头均与它们各自对应制造商的基准规相符，但不同的制造商采用的基准规却并不相同。随之产生了一个问题：不同制造商的工具夹头与机床主轴的适配性也不尽相同。其原因很简单：没有标定标准锥度的“母基准规”。