CNC加工中心在過去的30年間得到了持續(xù)改進(jìn)和發(fā)展。

如今這些機(jī)床的設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了柔性化，通過很小的結(jié)構(gòu)變化，就能夠應(yīng)用于從短期工具制造到長期產(chǎn)品生產(chǎn)的各種加工場合。過去曾采用焊接或鉚接裝配的飛機(jī)零部件，現(xiàn)在則可以在高速大功率加工中心上將整塊鋁坯掏空加工而成。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)過去幾乎完全由專用的傳送流水線進(jìn)行生產(chǎn)，如今則趨于用加工中心進(jìn)行敏捷制造。這些加工中心都有一個(gè)基本特點(diǎn)：能夠自動(dòng)更換工具而無需操作者干預(yù)。 
    工具夾頭在各種不同的切削刀具與加工中心主軸之間提供標(biāo)準(zhǔn)連接。它的工作方式與一個(gè)可調(diào)整的鉆夾頭類似，就像家庭維修工可以更換手提鉆的鉆頭一樣。加工中心的主軸孔和工具夾頭的柄部及法蘭均按標(biāo)準(zhǔn)制造，這些標(biāo)準(zhǔn)過去25年間在世界范圍內(nèi)得到了發(fā)展。總的來說，這些標(biāo)準(zhǔn)的制定比較完備，只要主軸和工具夾頭都符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，就可以保證它們之間的連接既牢靠又有很高的同心度。 

    由于工具夾頭采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，也由于它相對(duì)于機(jī)床主體而言創(chuàng)新發(fā)展較緩慢，因此在一些加工中心用戶中形成了一種揮之不去的印象：工具夾頭似乎是一種“商品”（標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品）。從今天在市場競爭中打拼獲得成功的工具夾頭制造商的數(shù)量來看，也很容易得出這一結(jié)論。但是一些終端用戶并不認(rèn)同“商品”的概念。確實(shí)，某種類型的所有工具夾頭看似相像，但肯定不會(huì)完全相同。 

    工具夾頭的質(zhì)量差異 

    是什么原因使一種產(chǎn)品優(yōu)于另一種呢？在大多數(shù)金屬切削加工中，合格零件與廢品之間的區(qū)別常常在于關(guān)鍵尺寸上極微小的差異。同樣，一個(gè)高精度工具夾頭的不同之處也取決于所采用的制造公差。 

    評(píng)價(jià)指標(biāo)1：同心度 

    切削刀具的回轉(zhuǎn)軸線必須與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線精確一致。實(shí)現(xiàn)近于完美的同心度的方法雖然很明確，但也很復(fù)雜。 

    首先，將工具夾頭的錐柄裝入對(duì)應(yīng)的主軸錐孔時(shí)，每一次都必須非常精確。為此，配合表面的錐角公差必須很小。這些公差由國家或國際標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)制定和頒布，一般可供任何人查閱。制造完成的工具夾頭要用量規(guī)檢測其圓度和錐角，而這些量規(guī)則由實(shí)物基準(zhǔn)規(guī)來標(biāo)定。生產(chǎn)現(xiàn)場采用的測量方法各不相同，從實(shí)物接觸機(jī)械式測量、實(shí)物接觸/電子模擬量測量到非接觸模擬量測量（如氣動(dòng)量規(guī)）。所有這些行之有效的方法都有一個(gè)共同特點(diǎn)：都要用實(shí)物基準(zhǔn)規(guī)來標(biāo)定。 

    不同工具夾頭制造商的基準(zhǔn)規(guī)之間存在明顯的差異。這一肯定的判斷是基于多年來對(duì)不同制造商的工具夾頭產(chǎn)品進(jìn)行成百上千次測量的結(jié)果。簡言之，它們的確不同。即使假定市場銷售的所有工具夾頭均與它們各自對(duì)應(yīng)制造商的基準(zhǔn)規(guī)相符，但不同的制造商采用的基準(zhǔn)規(guī)卻并不相同。隨之產(chǎn)生了一個(gè)問題：不同制造商的工具夾頭與機(jī)床主軸的適配性也不盡相同。其原因很簡單：沒有標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)錐度的“母基準(zhǔn)規(guī)”。雖然位于馬里蘭州的美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所（NIST）和一些高水平計(jì)量實(shí)驗(yàn)室（如位于俄亥俄州的Timken公司實(shí)驗(yàn)室）具備了在確定環(huán)境條件下采用具有適配精度的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)測量錐度的能力，但沒有單一基準(zhǔn)實(shí)物量規(guī)能夠方便地檢定其它具有相同尺寸和錐度的實(shí)物量規(guī)。可以理解，在沒有單一基準(zhǔn)源或可供所有量規(guī)溯源的基準(zhǔn)規(guī)的情況下，市場上不同廠家的產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定尺寸的符合程度就存在差異，而這些差異將影響與主軸的配合質(zhì)量。下面作進(jìn)一步分析。 
    現(xiàn)在討論的仍是使工具與主軸中心線同心的問題。即使主軸適配性混亂的問題很快得到解決，問題也會(huì)轉(zhuǎn)向工具夾頭的業(yè)務(wù)終端：由于目前還沒有錐度基準(zhǔn)的國家標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)，因此工具夾頭的終端用戶更有理由對(duì)產(chǎn)品失去信心。國際或各國標(biāo)準(zhǔn)化組織（如ISO、ANSI、JIS、DIN等）已對(duì)主軸與工具夾頭的錐度適配性和工具更換功能作出了相應(yīng)規(guī)定。但另一方面，切削刀具與工具夾頭的適配性則取決于工具夾頭制造商，他們自行設(shè)定立銑刀夾頭的內(nèi)徑公差、套筒夾頭的錐角公差以及套式銑刀軸的端面垂直度等，他們還自行制定工具夾頭的夾持部與連接機(jī)床主軸的錐柄的同心度。這樣，只有工具夾頭制造商能給他們自己的機(jī)床配備專用夾具，以機(jī)床主軸的接口面作為參照面，加工出適配的錐柄工作表面。 

    在結(jié)束關(guān)于同心度的討論之前，還必須考慮一個(gè)更具普遍性的變數(shù)??制造商本身是否具有不僅能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，而且能始終如一地長期生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的能力。在任何制造業(yè)中，不同制造廠商具備的能日復(fù)一日長期制造高質(zhì)量產(chǎn)品的能力都不盡相同。在你自己的業(yè)務(wù)范圍內(nèi)，你總能列舉出好的和不太好的競爭對(duì)手及供應(yīng)商的名字。通常在每個(gè)市場中總有一個(gè)龍頭企業(yè)，而好的制造商都會(huì)努力爭取獲得這種地位。 

    總之，對(duì)于工具夾頭的首要質(zhì)量指標(biāo)??同心度而言，完全有理由相信，由不同制造商生產(chǎn)的工具夾頭可能因計(jì)量檢測、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、公差及制造能力不同而存在質(zhì)量差異。 

    評(píng)價(jià)指標(biāo)2：夾持強(qiáng)度 

    絕大多數(shù)工具夾頭都按照標(biāo)準(zhǔn)制造，具有非常相似的外觀。CAT、BT或HSK系統(tǒng)都是側(cè)面鎖緊式立銑夾頭，可利用一個(gè)緊固螺釘頂緊刀具上的一個(gè)平面，以防止刀具松動(dòng)。它們可以使用標(biāo)準(zhǔn)夾套，使夾頭在夾持不同直徑刀具時(shí)具有更好的適配性，也可以專門用于夾持螺紋刀具或莫氏錐柄鉆頭，此外還有其它功能。事實(shí)上，每個(gè)CNC工具夾頭制造商都在努力提供適用于大多數(shù)切削刀具和機(jī)床主軸的解決方案。