在一台小巧而经济实用的单工位系统上， 可以十分方便地提供刀具的加热紧
缩固定夹紧技术， 特别适合于模具车间使用

在所有的金属加工中， 特别是在模具制造费时而精确的加工操作中， 降低生产时间和提高加工精度是两个需要考虑的重要因素。 现在，越来越多的模具制造商发现， 利用热锁紧或加热夹紧刀具的方法( 即：使用加热膨胀的方法， 扩大刀具夹头， 然后在刀柄周围冷却， 达到夹紧刀柄的目的) 可以帮助解决上述两个问题。

利用加热夹紧刀具并非是一门新技术。 在大批量生产环境中，应用加热空气和开放式煤气火焰作为加热系统已经有很多年的历史。 该技术应用范围有限， 因为采用这种方法的夹紧技术往往难以抵偿由笨重的设备成本和额外的时间要求而引起的缺点。

然而， 20 世纪 90 年代后半期以后， 由于汽车工业使用轻金属零件和采用高速加工中心加工这些零件的情况逐渐增加， 于是这一切就开始发生了变化。 在高速切削的条件下( 转速 15000 r/min 以上)， 显然采用普通的刀具夹紧系统， 从其夹紧力和同心度而言， 往往是不太合适的。 当不圆度误差大于 5.0mm， 特别是在较高的主轴转速时，在机床的主轴上形成很大的应力。这种情况必然会降低刀具的使用寿命， 增加生产残次品的危险。 此外，在过去几年中还看到， 应用圆弧插补加工的情况增加，金属切削的速度很高，这必然会产生较大的径向力。 从安全角度考虑， 必须增加刀具的夹紧力。 要使刀具达到最佳的使用寿命， 刀具必须安全、 可靠地夹紧就位， 特别是在高速切削条件之下。

加热夹紧刀具是一个很好的解决办法， 具有许多优点， 其中包括：

⦁刀柄和刀具夹头的所有表面全面接触， 事实上， 刀具和刀头形成一个整体。

⦁其所需的刚性可以承受很大的径向力。

⦁同心度优良。

但原来的缺点还继续存在：开放式的煤气火焰会给安全带来的隐患， 固定和卸除刀具所需的冷却时间很长， 影响生产时间。

这对高速钢( HSS) 制造的刀具而言， 更增加了困难问题。 虽然加热对紧固夹紧有利， 但由于刀具和刀头采用同样热膨胀系数的材料制成， 因此将刀具从刀头上卸除时不太容易。 然而到 1999 年，在采用感应加热法的刀具加热夹紧系统代替开放式火焰加热法以后， 这一切情况发生了变化。

电磁场的性质是可以在不到 10s 的时间内加热
刀头的局部夹紧区域，可减少热量向其余的夹
套和刀柄扩散

感应加热技术的新突破

新加热夹紧系统成功的关键在于其可以迅速加热刀头的特殊区域。 加热时，采用一个金属圆盘，将实际加热的刀具磁力线隔离开来。 采用这种方法， 允许 HSS 刀具与系统一起使用。

紧缩夹套的夹紧力与实心材料的温度膨胀系数成正比。 夹套的温度提高引起其内径的尺寸扩大。 采用新的系统以后， 首先将刀柄插入到加热膨胀后的夹套内径， 在达到室温时， 由于其收缩到正常尺寸， 因此其产生的径向夹紧力很高。 如果膨胀范围在夹套材料规格的弹性范围之内， 其夹紧操作是可逆的， 往往可按照需要多次重复使用。

在新加热夹紧系统中使用的材料是一种特殊的热加工钢材，可以在 500℃ ( 930℉)条件下使用。在不到 10s 的时间内， 可以使其收缩( 紧缩) 温度达到 300℃至340 ℃( 572℉-644℉)， 变 化 范 围仍然保持在金相结构的弹性范围之内。 在试用 5000 次操作周期以后， 没有发现明显的硬化或金相显微结构脆化的现象。

由于采用快速和局部化感应加热， 在早期需要长时间冷却的刀具加热夹紧系统， 现在只需在刀座周围采用大型、 铝翅片式热交换器冷却， 因此其所需的冷却时间减少了。 另采用一个集成式强制通风系统， 使热量进一步迅速散发。 根据刀头直径的大小，刀头可以在 30s ～ 60s 之内， 由人工搬走。

走进模具竞技场

夹紧工艺的主要因素包括加热时间、 所产生的温度和通过夹套的热能流动量。 采用中频感应加热可以精确地控制这些因素。

重要的是， 小巧的结构和自动化水平相对较高的新感应加热系统 ,第一次使刀具加热夹紧系统成为小型工厂 , 包括模具和工具车间的实用选用方案。

这对模具和工具制造商有什么好处呢? 首先， 而且也是更加重要的是， 新的感应加热刀具夹紧系统大大提高了刀具的加工精度。 它们可以更加安全地夹紧刀具， 而且自然平衡性良好， 因为这里没有像端面铣刀那样还需要固定螺丝拧紧， 也没有夹头螺帽， 因此刀具的平衡性能也改进了。 优良的同心度、 自然的平衡和高夹紧力相互结合， 提高了切削精度和刀具的使用寿命， 而且也提高了模具加工的表面光洁度。这意味着减少了钳工的打磨时间，这是提高模具生产率和利润率的关键因素。采用新的刀具加热夹紧系可使生产时间降低、 质量提高、可节约钳工的打磨时间、 降低模具制造的预算费用， 所有这一切优点， 都使模具制造成为一个蒸蒸日上的行业。