HSKツールホルダー:CNC加工におけるHSKツールホルダーの役割の分析

メイファHSKツールホルダー

究極の効率と精度を追求する機械加工の世界において、HSK ツールホルダーは静かにすべてに革命を起こしています。

高速フライス加工時の振動や精度低下にお悩みではありませんか?工作機械の性能を最大限に引き出せる工具をお探しですか?HSKツールホルダー(中空シャンクテーパー)は、まさにその解決策です。

HSK は、ドイツのアーヘン工科大学で 90 年代に実際に開発され、現在では国際標準 (ISO 12164) となっているツール ホルダー システムであり、従来の BT ツール ホルダーに徐々に取って代わり、高速および高精度加工の分野で好まれる選択肢となっています。

HSKツールホルダー

I. HSKツールホルダーと従来のBTツールホルダーの比較(主な利点)

メイファHSK/BTツールホルダー

HSK ツールホルダーの核となる利点は、独自の「中空円錐ハンドル + 端面接触」設計にあり、高速加工における従来の BT/DIN ツールホルダーの根本的な欠陥を克服しています。

特異性 HSKツールホルダー 従来のBTツールホルダー
設計原則 中空ショートコーン(テーパー1:10)+端面両面接触 ソリッドロングコーン(テーパー7:24)+コーン表面の片面接触
クランプ方式 円錐面とフランジ端面が同時に主軸接続部に接触し、過剰位置決めが発生します。 円錐面を主軸に接触させるだけで一点位置決めとなります。
高速剛性 非常に高いです。これは、遠心力によってHSKツールホルダーが工具をよりしっかりと保持するため、剛性が低下するのではなく、むしろ増加するためです。 悪い例:遠心力により主軸穴が膨張し、シャンクコーン面が緩む(「主軸膨張」現象)ため、剛性が著しく低下する。
繰り返し精度 非常に高い(通常3μm未満)。端面接触により、軸方向および半径方向の位置決め精度が極めて高い再現性を実現します。 低い。円錐面のみの嵌合では、円錐面の摩耗や埃の影響を受けやすく、精度が低下します。
工具交換速度 非常に高速です。短い円錐形のデザインで、ストロークが短く、ツール交換が高速です。 遅くなります。円錐面が長いため、プルピンのストロークが長くなります。
重さ 軽量。中空構造のため、軽量化の要件を満たす高速加工に特に適しています。 BTツールホルダーは固体なので重量が重いです。
使用速度 高速および超高速処理(> 15,000 RPM)に最適です 通常、低速および中速加工(< 15,000 RPM)に使用されます。

II. HSKツールホルダーの詳細な利点

HSKツールホルダー
CNC HSKツールホルダー

上記の比較に基づいて、HSKの利点は次のようにまとめられます。

1.非常に高い動的剛性と安定性(最も核となる利点):

原理:高速回転時には遠心力によって主軸穴が膨張します。BTツールホルダーの場合、円錐面と主軸の接触面積が減少し、さらには主軸が浮いてしまうことで振動が発生し、いわゆる「工具落ち」と呼ばれる非常に危険な状態となります。

HSK解答:中空構造のHSKツールホルダー遠心力の作用によりわずかに膨張し、拡張されたスピンドル穴にしっかりと密着します。同時に、端面接触構造により、高速回転時でも極めて安定した軸方向位置決めを実現します。この「回転すると密着する」特性により、高速加工においてBTツールホルダーよりもはるかに高い剛性を実現します。

2. 極めて高い繰り返し位置決め精度:

原理:HSKツールホルダーのフランジ端面は、スピンドル端面に密着しています。これにより、軸方向の位置決めが確保されるだけでなく、ラジアル方向のねじり抵抗も大幅に向上します。この「二重拘束」により、BTツールホルダーの円錐面の嵌合隙間によって生じる不確実性を排除します。

結果:各ツールの交換後、ツールの振れ(ジッター)は極めて小さく安定しており、これは高い表面仕上げの実現、寸法精度の確保、ツールの寿命の延長に不可欠です。

3. 優れた幾何学的精度と低振動:

HSKツールホルダーは、その固有の対称設計と精密な製造プロセスにより、優れた動バランス性能を本質的に備えています。入念な動バランス補正(G2.5以上)を施すことで、高速フライス加工の要件に完璧に適合し、振動を最大限に抑制し、より高品質な鏡面仕上げを実現します。

4. 工具交換時間の短縮と効率性の向上:

HSKの1:10ショートテーパー設計は、工具ハンドルの主軸穴への移動距離が短く、工具交換作業の高速化につながります。特に、工具数が多く、工具交換頻度が高い複雑なワークの加工に適しており、補助時間を効果的に短縮し、設備全体の効率を向上させます。

5. より大きなボア(HSK-E、Fなどのモデルの場合):

一部のHSKモデル(HSK-E63など)は比較的大きな中空穴を備えており、内部冷却チャネルとして設計できます。これにより、高圧クーラントを工具ハンドル内部から刃先に直接噴射することができ、深穴加工や難削材(チタン合金など)の加工効率と切りくず処理能力が大幅に向上します。

III. HSKツールホルダーの応用シナリオ

HSK ツールホルダーは万能ではありませんが、次のシナリオではその利点はかけがえのないものです。

高速加工(HSC)と超高速加工(HSM)。
硬質合金・硬化鋼金型の5軸精密加工。
高精度旋削・フライス加工複合加工センター。
航空宇宙分野(アルミ合金、複合材料、チタン合金等の加工)。
医療機器および精密部品の製造。

IV. 要約

の利点はHSKツールホルダー要約すると、「中空ショートコーン+端面デュアルコンタクト」という革新的な設計により、高速加工条件下における剛性と精度の低下といった従来の工具ホルダーの核心的な問題を根本的に解決し、比類のない動的安定性、再現精度、高速性能を提供し、効率、品質、信頼性を追求する現代のハイエンド製造業にとって不可欠な選択肢となっています。


投稿日時: 2025年8月26日