热装夹头在模具加工中的应用

模具行业对加工精度的要求远远高于普通加工。因此，如何根据其特点和优势选用合适的刀具夹头，是模具加工中必须引起高度关注的重要课题。

在过去十年中，热装夹头已在北美模具行业被普遍接受，其应用日益广泛，从而帮助模具加工车间保持其全球竞争力。

总的来说，北美地区的大多数模具制造厂常常忽视铣削加工的刀具夹持问题。然而，模具行业实际上是制造市场中对提高刀具夹持精度要求最迫切的细分行业。由于热装夹头的许多先天优势，它已成为模具加工市场首选的高精度主流刀具夹头。

应对挑战

随着北美模具加工行业正日益变为全球性竞争市场，对降低昂贵劳动力成本的要求已成为模具制造商的当务之急。大多数模具加工车间的目标是减少或完全取消模具的手工研磨和精饰加工时间。这一目标可以通过多种方式来实现，包括使用电火花刻模机、对淬硬模具钢进行硬铣削，以及从加工开始阶段就进行近净成形切削。

为了应对这些挑战，模具加工车间被迫重新审视它们的整个加工流程。例如，为加工选择正确的机床已不再是唯一需要考虑的问题，为了实现高效加工，研究和确定合适的机床控制系统、CAD/CAM软件包、刀具夹头和切削刀具都至关重要。

刀具夹头解决方案

在为任何类型的加工寻求刀具夹头解决方案时，都必须首先关注刀具夹头的三个基本特性：

（1）刚性：刚性取决于足够的锥面接触和刀具夹头在机床主轴上的正确夹紧。

　　（2）精度：精度取决于刀具切削刃的最小径跳。

　　（3）平衡：平衡取决于对刀具夹头（包括所有的附件，如拉钉）与刀具组合装配后的平衡。

　　但是，由于模具加工行业对精度的要求远远高于普通加工，因此必须对选用合适的刀具夹头予以更多重视。例如，模具加工车间通常必须考虑以下问题：

　　（1）刀具夹头的几何形状：刀具夹头应避免与工件发生干涉碰撞。对于放电加工（EDM），必须对电极进行高精度、高效率加工。在工件加工中，经常需要面对深肋板的加工挑战。此外，加工深型腔（如大型门心板或保险杠模具）时，要求刀具夹头能深入型腔内部空隙进行加工。

　　（2）刀具夹头的清洁度：为了避免引入额外的径跳误差，必须保持刀具夹头的清洁（尤其在加工石墨电极时）。

　　（3）刀具寿命：由于高端刀具需要在尽可能短的加工时间内获得最佳切削性能，这些刀具通常采用了先进的涂层，价格也相当昂贵，因此要求这些刀具具有较长的工作寿命。

　　（4）光洁度：采用较高的切削速度、较大的进给率和较小的切削深度，可以获得较好的加工表面光洁度。为了将刀具切削刃的振动减至最小，刀具夹头的平衡至关重要。此外，良好的排屑性能也有利于改进表面光洁度。

　　考虑到上述附加要求，许多模具加工车间发现，由于具有某些先天优势，热装夹头有可能成为正确完成加工任务极具竞争力的最佳选择。此外，感应式加热装刀机的发展也使装刀过程变得更容易、更快捷和更安全；同时，采用这种先进技术的投资成本也日益降低。

　热装夹头的优势

　　对于模具加工，热装夹头具有以下10项先天优势：

　　（1）难以超越的高精度

　　正确制造的热装夹头在三倍于刀具直径处应能保证3μm的最大径跳误差。在不同的人员进行操作时，该精度也具有极高的重复性。

　　（2）适用性好的纤巧外形

　　热装夹头采用锥角为3°的斜壁形，外形十分纤细小巧。为了防止夹头与工件干涉碰撞，如有必要，也可将夹头修改为直壁形。

（3）极大的夹紧扭矩

热装夹头是围绕刀杆周边对刀具进行360°夹紧，因此其夹紧扭矩极大，可以防止刀具在粗加工或精加工时发生位移，从而大幅度降低工件的报废率。

（4）可选用加长杆

　　除标准热装夹头以外，用户还可以选用不同规格的热装加长杆。在加工深型腔时，可将热装加长杆装入标准热装夹头中，从而获得径跳误差极小的夹头延伸长度。

　　（5）平衡重复性和可调平衡件

　　由于热装夹头没有运动部件，因此可提供超过市场上任何工具夹头系统的最佳平衡重复性。在许多情况下，如果加工车间购买一个配有合适附件（如拉钉）、经过良好平衡的热装夹头，并且使用本身没有固有不平衡性因素（如平面）的优质刀具，那么