数控刀柄标准- z2 P# _& a5 o: z
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一．国内应用的数控机床工具柄部及配用拉钉标准
& R$ F5 F0 ?5 m! m, L+ M. S
! V e* J# P" @* K/ E. b１．国家标准GB10944－89《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部30.40、45和50号圆锥柄》.2 U; Y5 X! a v: E/ L m+ ^
这个国家标准规定的柄部，在型式与尺寸上与国际标准ISO7388／1完全相同。详见图7.3-1和7.3-1。与ISO7388／1相比，增加了一些必要的技术要求，标注了表面粗糙度及形位公差，以保证刀柄的制造质量，满足自动加工中刀具的重复换刀精度要求。它主要应用于镗铣类加工中心机床的各种刀柄。
+ @' X0 w o+ T6 J, y1 w1 U２．国家标准所规定的拉钉，《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部30，40、45和50号圆锥柄用拉钉》
$ K" H9 B1 y9 V; Y/ h 这个国家标准所规定的拉钉，在型式与尺寸上与ISO7388／Ⅱ相同。可与前述标准GB10944－89中所规定的柄部配合使用。
& E& N& R& U2 I( a３．日本标准JIS B6339-1986《加工中心机床用工具柄部及拉钉》9 ]! V* c5 x8 d% P5 U6 {
这个标准只适用于日本进口的加工中心机床及过去几年我国的部分机床厂与日本合作设计和生产的加工中心机床。它是在日本机床工业协会标准MAS403－1982的基础上制订出来的，在日本得到广泛的应用。我国1985年以后设计的加工中心机床已改用新的国家标准GB10994和GB10945。
" I& W# [3 ^7 F8 o! r1 r4 P４．国家标准GB3837－83《机床工具7:24圆锥联结》
7 c2 ^6 F3 z0 j5 Z1 v' e( ~ 这种锥柄主要用于手动换刀数控机床及重型镗铣床等。
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0 `+ s, j9 U ~5 s" W8 F二．整体式工具系统标准JB/GQ5010-1983《TSG工具系统 型式与尺寸》2 F8 P; C0 W' F+ H% N1 J' U6 L5 u1 Z
, S+ W% Y$ Y0 O( h* q. k TSG工具系统中的刀柄,其代号(按1990年国家标准报批稿)由四部分组成，例如; E+ k' F" C( G8 S0 W# s3 y; l2 D6 V
（JT-45-Q32-120），各部分的含义如下：/ K U$ B2 y3 y/ T1 H8 q# |
JT-表示工具柄型代码。
7 B; {& a$ V( ^/ C) @$ [$ E 45-对圆锥柄表示锥度规格。" f8 j6 a# `+ s( K
Q32-表示工具的规格。
5 b9 j6 G( ] t! s! L# D 120-表示刀柄的工作长度。% {4 d* f+ f& s' K: r2 K: a# [
它所表示的工具为：自动换刀机床用7:24圆锥工具柄(GB10944)，锥柄为45号，前部为弹簧夹，最大夹持直径32mm，刀柄工作长度(锥柄大端直径φ57.15mm处到弹簧夹头前端面的距离)为120mm。! k+ e& E1 k$ @% `
& O' c0 f9 n H5 A% }7 W- O
& c; x: [+ V( A8 |1 J4 U表1 工具柄部型式代号( R @, Q2 N e3 [$ D/ h6 U
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代 号 工 具 柄 部 型 式 1 }- y) y; h. d
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0 U3 o# z7 d+ a3 A0 Y6 a, H ! b7 M2 A. l8 ]7 h8 i
ZB 自动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 10944-89
2 g% |/ W9 j; d% z. T4 q
) ~8 l8 j8 J5 a自动换刀机床用7:24圆锥BT型工具柄 JIS B6339- [) p9 I4 ]3 i1 E2 c! L
$ ~) f* W; C2 u6 Y4 P手动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 3837.3-83. F4 E% j8 T5 i. ~
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带扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85
8 y2 p! H; P5 @2 t3 |
5 R: R( K1 R' x! L* i: e& H7 y无扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85
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* E- C7 r- p! j& X. H直柄工具柄 GB 6131-85 7 E5 ^ R0 \8 N3 { U: p
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表2 工具的用途代号及规格参数
& u, D' w9 @8 V' l, {# y* X
- H; G* @$ F# Z4 b d6 v用途代号 用途 规格参数表示的内容
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XMC
! L; a) P [# [, TKJ 装直柄接杆工具
+ _3 {) }; t% D弹簧夹头
6 p, x* i6 {3 W; f: X# o装削平型直柄工具
+ s" Z0 k! K" F: `& y& A装莫氏短锥钻夹头
& }1 p. b& F k+ ?装莫氏锥度钻夹头
6 ^1 }& O$ O- W装带扁尾莫氏圆锥柄工具1 T- U- Z! y* g! n
装无扁尾莫氏圆锥柄工具7 @. D8 v2 l) H
装短莫氏圆锥柄工具* @* Y+ B$ h& b! q" Y9 j8 C
装浮动绞刀
( d0 m( b. o! o攻丝夹头) R& H" I0 n5 B4 e* C
倾斜型微调镗刀
# E# ?* A) \+ k! V' R7 \8 e双刃镗刀# Y- K' w0 q$ f4 N! V" V! Z+ _2 a
直角型粗镗刀
4 A+ t( h' b7 I0 @% q5 C0 ^倾斜型粗镗刀
% X7 j9 c N- P) x* E) q9 u复合镗刀
0 T9 u" t0 _' C7 W& U' }; j: ]可调镗刀头: j) g) }1 M; Q& n3 w
装三面刃铣刀0 V( e( ~- `2 b3 t6 {* T
装套式立铣刀: @) K* z) G6 u) Q( {
装A类面铣刀
5 {1 ]4 W+ ~3 D( W装B类面铣刀
4 t0 A5 Z$ \6 |7 Q- N装C类面铣刀
: S7 f( ]0 K# f( h+ _8 |& g装扩孔钻和铰刀 装接杆也直径—刀柄工作长度3 _' h* ?9 U: Z6 H7 O( \
最大夹持直径—刀柄工作长度
& D( j) F# w& P装刀孔直径—刀柄工作长度
/ ^7 P4 t0 v5 s4 p! T# w0 u莫氏短锥号—刀柄工作长度6 i; s: _/ g) ^% R2 {" i: y- X
贾氏锥柄号—刀柄工作长度8 D# K* b/ o6 e: q0 j. D
莫氏锥柄号—刀柄工作长度2 {3 S. { p3 |6 O$ ?8 ?
莫氏锥柄号—刀柄工作长度* O- q* d# F& C/ Z i- D
莫氏锥柄号—刀柄工作长度5 N) ^ Q" j8 I" U# n t7 k9 y0 v
绞刀块宽度—刀柄工作长度
4 X% J% _2 O4 d$ k: B5 [6 b最大攻丝规格—刀柄工作长度
/ m+ y7 M6 t! U% \8 N" ?* [9 y% |最小镗孔直径—刀柄工作长
; z( s, a' H9 n+ d- G( `3 w最小镗刀直径—刀柄工作长度
0 h5 Z' V# x0 N% n- |* x6 [最小镗孔直径—刀柄工作长度& g% P8 U( [8 Y1 Y4 K* h n1 r; A
最小镗孔直径—刀柄工作长度1 V' L* L0 ~7 _
小孔直径/大孔直径—孔工作长度 L/ d* b2 N, e9 N2 d4 o9 t9 F% t
装刀孔直径—刀柄工作长度/ A& n7 y/ K- m( } S0 D
刀具内孔直径—刀柄工作长度
4 I# V/ m# i1 p3 _8 ~' o刀具内孔直径—刀柄工作长度
2 S& ?6 ^# Z6 M0 S" P. V; [' t刀具内孔直径—刀柄工作长度 O7 c$ S4 ?2 O
刀具内孔直径—刀柄工作长度# a" R/ ~; U" [" x
刀具内孔直径—刀柄工作长度
* e H; Y) e l! a% z0 _+ z0 V１：３０圆锥大端直径—刀柄工作长度 9 U, @1 R5 A9 H) ^% i
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( |/ {/ T( M3 `- c9 g 4 v/ O5 e0 h' F2 K
三。 新型高速切削刀柄! K3 c6 _% W! S4 Y) l i1 @2 x
" E9 b& C! G& R8 p3 m 随着数控机床高精度高速切削技术的发展，适应高速切削的刀柄系统好得到研制与开发。' P% e6 P- f5 H4 l+ j
一般情况下，高速切削其切削速度比常规速度高出5～10倍，其材料的去除率是常规切削的3～5倍以上。对于铝合金铣削可达到1100m/min以上，铸铁可到700m/min，钢材可到380m/min以上，钻削200～1200m/min，磨削150～360m/min。. W" }/ s; I0 |+ X( T) `
二、高速铣削刀具刀柄 1.高速铣削刀柄 由于高速切削时，主轴、刀柄及刀具在高速旋转情况下，较小的偏心就会产生较大的离心力，由振动引起产品的质量、降低主轴和刀具的使用寿命。常规的刀具刀柄系统难以满足高速切削时的切削刚度和精度要求。现阶段比较流行常用的高速刀柄系统主要有德国的HSK刀柄、美国KM刀柄、日本NC5刀柄。HSK 刀柄及KM刀柄 。均为1:10的锥度，采用主轴锥孔和刀柄端面过定位的方式，实现刀具的定位夹紧，其重复定位精度在传统7:24的锥度刀柄±2.5μm提高到±1μm，采用这种刀柄系统可以提高主轴刚度、由于其契形效果好，能提高刀具的抗扭能力，且转速越高其锁紧力越大。但这种刀柄价格较贵，一般为常规刀柄的1.5～2倍，其最低转速小于KM刀柄。一般情况下，高速铣削时，刀具刀柄的不平衡力小于切削力时，不影响刀具的使用寿命和切削效率。 根据高速切削的动平衡规定，主轴转速至少要达到8000 r/min以上。其进给速度至少大于20m/min。50柄转速达到 10000～20000 r/min，40柄以及HSK刀柄20000～40000 r/min，KM刀柄达到35000 r/min以上。由于高速铣削动平衡的要求，在配置高速铣削刀柄刀具时优先配置经过动平衡测试的刀具系统，其次用户可以自行采用动平衡机及调整系统进行动平衡调节，但其使用非常麻烦。美国Kennametal公司推出了一种通过调节主轴系统的自动平衡刀柄系统TABS刀柄，但目前应用还不广泛。为有效发挥高速切削的加工效率，在配置高速刀具夹持刀柄系统时显得非常重要，传统的弹簧夹头、螺钉连接刀柄已不能满足高速铣削夹持精度高、结构对称性好、传递扭矩大等要求。 u7 b+ z. Q1 q/ d+ ?
第一、优先配置热胀式刀柄通过热胀式加热仪装置进行加热，通过热胀冷缩的原理对刀具进行夹紧，其回转精度、结构对称性、动平衡性能均较液压式刀柄好，在欧洲应用非常广泛，尤其适合模具等行业产品的高速切削加工，该刀柄可达到40000r/min。其中热胀式装刀装置以德国Thermal Grip 为典型代表。 其次、液压式刀柄是高精度、高性能的刀柄夹持柄，其回转精度、结构对称性和动平衡性能均较好，减振性好，可有效提高切削效率和刀具的使用寿命，液压式刀柄以德国雄克公司的为典型代表，经过动平衡后转速可达到25000r/min。 第三、整体式刀柄，如日本Nikken公司刀柄、奥地利盘石的整体铝合金铣削刀柄，其结构主要是刀体和刀柄为一体，在经过动平衡测试调整后，再安装铣削刀片进行动平衡调节来满足高速铣削加工的需要，整体式刀柄尤其适合模具的高速粗加工和铝合金高速铣削。其转速一般可以达到 10000～30000r/min之间。 最后、高速铣削应用精密弹簧夹头刀柄和侧固式刀柄时，其转速由于本身结构的限制，一般难以达到20000 r/min，精密弹簧夹头刀柄一般可达到12000～15000 r/min，而侧固式刀柄则难以达到10000 r/min，在高速机床上尽量少用。, q8 z9 I. }: s8 X2 S9 t6 w
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高速刀柄的特点% V, h; ]+ u2 C8 ~& O! ~' m3 R
2 L: F8 Z, ~2 }; F8 t ·采用锥面、端面过定位的结合形式，能有效地提高工具系统的连接刚度，且重复定位精度高；# L& A- g6 F% @) }
·采用空心结构和缩短锥部长度，刀柄质量较轻，可缩短换刀移动距离，加快换刀速度，有利于实现高速自动换刀；) k( A* f/ V8 z- F6 |. _# ^
·采用1:10锥度，锥柄较短，楔形效果好，有较强的抗扭能力，且能抑制因振动而产生的微量移位；' ?1 W0 E }2 M' J. e" Y; B3 _
·刀柄与主轴间由扩张爪锁紧，转速越高，扩张爪的离心力(扩张力)越大，锁紧力越大，具有良好的高速性能。$ e# M" G0 g; h% B% y7 A
·为提高刀具系统在高速状态下的动平衡精度，可在刀柄上安装自动校正动平衡装置
% _( s# u9 v0 y$ Y! \ 2.高速铣削刀具 由于高速铣削对刀具刀柄要求较高，在购置高速刀具时尽量购置经过动平衡测试的刀具，常用的硬质合金、涂层硬质合金、金属陶瓷、立方氮化硼（PCBN），聚晶金刚石（PCD）在经过长时间磨损后，可应用于普通数控机床进行加工。另外一个方面由于高速切削的安全性，在进行工件加工时一定要注意加工防护，如40mm直径刀具，主轴转速达到30000r/min,其射出的速度可达到63m/s的速度，接近于230km/h的汽车速度，切削过程中如出现断刀摔出，势必有较大的冲击动量。同时对没有把握的刀具刀柄一定要经过高速动平衡仪测试出真实数据，方可进行产品加工。此外由于高速运转时，刀具的长度在高速环境下其刀具直径和长度与静态条件下有所差别，采用激光机内对刀仪可有效解决数控编程的刀具工艺参数的确定，因此在购置高速铣削机床时，配置激光机内对刀仪是不应少的选项，尤其在进行高精度产品的铣削加工时更能体现其优势。 高速切削钢材时，刀具材料应选用热硬性和疲劳强度高的P类硬质合金、涂层硬质合金、立方氮化硼(CBN)与CBN复合刀具材料(WBN)等。切削铸铁，应选用细晶粒的K类硬质合金进行粗加工，选用复合氮化硅陶瓷或聚晶立方氮化硼(PCNB)复合刀具进行精加工。精密加工有色金属或非金属材料时，应选用聚晶金刚石PCD或CVD金刚石涂层刀具。高速铣削时应针对相应的材料选择合适的刀柄和刀具材料，铝合金高速铣削时可优先选用采用镶刀片的整体刀柄。 |
发表于 2011-9-16 14:17:44
