数控刀具之刀柄系统

版权所有，盗版必究个人原创，豆丁网首发数控刀具之—刀柄系统编著：吴光辉版权所有，盗版必究个人原创，豆丁网首发第四章刀柄系统刀柄系统的选择是数控机床配置中的重要内容之一，其直接影响着产品的加工质量以及产品加工效率，根据不同的机床性能和产品加工工艺要求，合理的配置刀柄系统可以使产品的加工质量和加工效率的到有效的提高。5.1刀柄系统的分类刀柄系统根据不同的加工中心主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。1.7:24锥度的通用刀柄锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN69871（德国标准）、IS07388/1（国际标准）、MASBT（日本标准）以及ANSI/ASME（美国标准）。NT型刀柄德国标准为DIN2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。目前国内使用最多的是DIN69871型（即JT）和MASBT型两种刀柄。DIN69871型的刀柄可以安装在DIN69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，IS07388/1型的刀柄可以安装在DIN69871型、IS07388/1和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS07388/1型的刀柄是最好的。（1）DIN2080型（简称NT或ST）DIN2080（见图5.1.1）是德国标准，即国际标准ISO2583，是我们通常所说NT型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。（2）DIN69871型（简称JT、SK、DIN、DAT或DV）DIN69871型（见图5.1.2）分两种，即DIN69871A/AD型和DIN69871B型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同。（3）ISO7388/1型（简称IV或IT）其刀柄安装尺寸与DIN69871型没有区别，但由于ISO7388/1型刀柄的D4值小于DIN69871型刀柄的D4值，所以将ISO7388/1型刀柄安装在DIN69871型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN69871型刀柄安装在ISO7388/1型机床上则有可能会发生干涉。（4）MASBT型（简称BT）BT型（见图5.1.3）是日本标准，安装尺寸与DIN69871、IS07388/1及ANSI完全不同，不能换版权所有，盗版必究个人原创，豆丁网首发用。BT型刀柄的对称性结构使它比其它三种刀柄的高速稳定性要好。（5）ANSIB5.50型（简称CAT）ANSIB5.50型是美国标准，安装尺寸与DIN69871、IS07388/1类似，但由于少一个楔缺口，所以ANSIB5.50型刀柄不能安装在DIN69871和IS07388/1机床上，但DIN69871和IS07388/1刀柄可以安装在ANSIB5.50型机床上。7:24的通用刀柄是靠刀柄的7:24锥面与机床主轴孔的7:24锥面接触定位连接的，在高速加工、连接刚性和重合精度三方面有局限性。2.1:10的HSK真空刀柄HSK真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即、HSK-B、HSK-C、HSK-D、HSK-E和HSK-F，常用的有三种：HSK-A(带内冷自动换刀)、HSK-C(带内冷手动换刀)和HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。HSK真空刀柄靠刀柄的弹性变形，不但刀柄的1:10锥面与机床主轴孔的1:10锥面接触，而且使刀柄的法兰盘面与主轴面也紧密接触，这种双面接触系统在高速加工、连接刚性和重合精度上均优于7:24的HSK刀柄有A型、B型、C型、D型、E型、F型等多种规格，其中常用于加工中心(自动换刀)上的有A型、E型和F型。A型和E型的最大区别就在于：（1）A型有传动槽而E型没有。所以相对来说A型传递扭矩较大，相对可进行一些重切削。而E型传递的扭矩就比较小，只能进行一些轻切削。（2）A型刀柄上除有传动槽之外，还有手动固定孔、方向槽等，所以相对来说平衡性较差。而E型没有，所以E型更适合于高速加工。（3）E型和F型的机构完全一致，它们的区别在于：同样称呼的E型和F型刀柄(比如E63和F63)，F型刀柄的锥部要小一号。也就是说E63和F63的法兰直径都是φ63，但F63的锥部尺寸只和E50的尺寸一样。所以和E63相比，F63的转速会更快。另外根据刀柄所需夹持的刀具不同，可分为钻孔类刀柄，铣刀类刀柄，螺纹刀具刀柄，镗孔类刀柄和直柄刀具类刀柄。日进公司主营加工中心常用刀柄有直结式钻夹头刀柄（SPU）、弹性夹头刀柄（ER）、直筒式强力铣刀柄（MLC）、侧固式刀柄（SLN）、平面铣刀柄（FMA、FMB）、莫氏锥孔刀柄（MTA、MTB）、侧铣刀柄（SCA）、伸缩攻牙刀柄（ETP）等等，下文将对这些刀柄做一些详细的介绍。5.2加工中心常用刀柄5.2.1直结式钻夹头刀柄（SPU、SPH）直结式钻夹头刀柄（见图5.2.1）的夹紧机构与普通的三爪定心的原理一样。通过内部传动，使夹爪伸出闭合，缩进张开夹紧普通直柄刀具。其主要用与在其夹紧范围之内的钻头类刀具的夹紧，亦可用于直柄铣刀、铰刀、丝锥等小切削力刀具的夹紧。夹紧范围主要有0~8、1~13、2~16三种，根据刀具的直径选择合适的刀柄。相对于其他产品而言，其夹持范围比较广，单款可以夹持多种不同柄径的刀具，但由于夹紧力较小，夹紧精度低，所以通常采用于直径在φ16一下的普通钻头的夹紧。型号例：BT40×SPU13－100表示：主轴接口×夹紧范围（1～13）－长度视频：直结式钻夹头刀柄的安装使用方法（5.2.1）版权所有，盗版必究个人原创，豆丁网首发5.2.2弹性夹头刀柄及筒夹（ER）弹性夹头刀柄（见图5.2.2）主要用于钻头、铣刀、铰刀、丝锥等直柄刀具的装夹；其夹紧机构由刀柄内锥孔、弹性夹头和螺帽组成。由螺帽将夹头向内压入，和刀柄内孔锥度配合的夹头收缩完成夹紧过程。根据工件的加工需求不同，弹性夹头刀柄还有加长型、薄壁型等，为满足不同的机床需求也有各种不同的型号与之配套，例如：莫氏柄、直柄等。根据所需夹持刀具的大小也分为ER16、ER20、ER25、ER32、ER40、ER50等。弹性筒夹：是配合弹性筒夹刀柄用，一般有三种精度，普通型A级0.02mm、标准型AA级0.01mm和精密型AAA级0.005mm，在常用的是AA级的。其型号根据刀柄的型号进行选择，夹持能力为：ER16——0.5～10.0ER20——1.0～13.0ER25——1.0～16.0ER32——2.0～20.0ER40——3.0～26.0ER50——6.0～34.0可夹持范围为1mm，孔径2.5以下为0.5mm（为单一型号夹头的夹持范围，例：ER32-15～16）；ER16和ER20的夹头根据要求制作内孔D+0.5mm的筒夹；螺帽：为了适应各种不同的加工和安装环境，还可给刀柄配置各种不同的螺帽，以得到不同的用途，下图中就是几种不同的螺帽（图5.2.2b）。A型螺帽一般使用于ER20、ER16、ER11普通刀柄上因其直径较小，所以设计成六角形式便于制作和装卸；M型螺帽专用于M型ER刀柄，这种刀柄专用于细长直径容易干涉处，所以其螺帽设计和刀柄部直径是一样的，所以这种也叫薄壁型或者小径型。其不可用于普通ER刀柄。UM/RD型螺则用于ER25以上的普通刀柄，是通用的标准螺帽，也可用于其他场合。除了以上几种螺帽以外，还有强力型螺帽、高速型螺帽等。为保证夹紧扭距和防止人为损坏，各种螺帽必须使用专用扳手，需要注意：安装时应先将筒夹置入螺帽内放正，再一并置入刀柄本体。在选择刀柄与筒夹时，需要首先确认机床接口和所夹持刀具的柄部直径，然后选择筒夹和刀柄。在加工过程中不发生干涉的情况下，应尽量选择ER32的刀柄，这样通用性比较好一点。ER夹头基本厂家的都是通用的，只要按照规格进行配置就可以，因其具有弹性收缩功能，夹持范围广，而且适应种类多变的刀具安装，所以ER刀柄和夹头应用范围相当广。不过，也由于其夹持力较小，夹持精度较低，所以不适合于高精度和切削力较大的场合。刀柄型号例：BT40×ER32—70表示为：机床主轴接口×夹头规格－长度夹头型号例：ER32－12～13表示为：夹头规格－夹持范围版权所有，盗版必究个人原创，豆丁网首发根据加工需求不同，强力铣刀柄也分为MLC20、MLC32、MLC42等不同型号。由于需夹持刀具柄部直径不同，每种刀柄也配置了不同型号的夹头。具体型号如下：视频：弹性夹头刀柄的安装使用方法（5.2.2）5.2.3直筒式强力铣刀柄及筒夹（MLC）直筒式强力铣刀柄（见图5.2.3a）主要使用于铣刀等直柄刀具的夹紧，因为其夹紧力比较大，夹紧精度较好，所以在一般的加工中心机械加工中都是比较常用的。SSC20－6、8、10、12、16SSC32－3、4、5、6、8、10、12、14、15.6、1619、20、24、25SSC42－6、8、10、12、16、20、25、32强力铣刀柄也可以不使用筒夹安装刀具。但由于这种刀柄夹紧时的收缩量比较小，所以对刀具柄部的直径公差要求比较高，一般在0到－0.02mm。跟ER刀柄同样，选择强力铣刀柄时，在工件无干涉和刀具柄部直径允许的情况下尽量采用MLC32的刀柄，因为MLC32的刀柄通用性比较好，不仅可以给客户节约成本，如果损坏需要维修，配件也相对容易购买。安装方法：将刀具置入直线夹头，保证刀具柄部必须超出夹头的有效夹持长度，然后将刀具与直线夹头一并置入刀柄，用钩形扳手旋紧。在刀具可以直接与刀柄配合的时候，可以不使用直线夹头。刀柄型号例：BT40×MLC32－90表示：机床主轴接口×夹头直径－长度夹头型号例：SSC32－20表示：夹头规格－刀具柄部直径视频：侧固式刀柄（见图5.2.4a）应用与削平柄刀具的夹持。其结构简单，相对装夹原理也很简单。因其为直径配合侧面螺丝锁固式夹紧，所以对所夹持刀具柄部直径要求比较严而且柄部应为削平式结构。适合装夹快速钻、铣刀、粗镗刀等削平刀柄的装夹，不使用于精、高精加工刀具的装夹。直筒式强力铣刀柄的安装使用方法（5.2.3）5.2.4侧固式刀柄（SLN）侧固式刀柄有DIN1835和JIS两种标准型，两种刀柄的没有什么功能性差异。DIN1835刀柄内孔φ20以内为1只螺丝锁紧，φ25以上为2只螺丝锁紧；而JIS标准刀柄无论大小均为2只螺丝锁紧；DIN1835刀柄前部外圆直径比较大，而JIS型刀柄前部外圆直径比较小。所以相比较而言夹持同样刀具的两种刀柄JIS型相对DIN1835型较轻便，而DIN1835型较JIS型刚性较好。安装方法：将刀具置入刀柄内，将削平平面对准锁紧螺钉，拧紧锁紧螺钉。刀柄型号例：BT40×SLN32－105表示：机床主轴接口×内孔直径－长度JIS刀柄型号例：BT40－SLN32－100JIS表示：机床主轴接口×内孔直径－长度JIS型版权所有，盗版必究个人原创，豆丁网首发视频：平面铣刀柄（见图5.2.5a）主要使用于套式平面铣刀盘的装夹，采用中间心轴和两边的定位键定为，采用端面内六角螺丝锁紧的。一般有公制（FMB）和英制（FMA）两种，两种刀柄除了前端部直径不一样之外，没有别的差异之处。根据机械加工种特殊工艺要求，还有各种不同的加长型铣刀柄。侧固式刀柄的安装使用方法（5.2.4）5.2.5平面铣刀柄（FMA、FMB）在选择平面铣刀柄的时候首先需要清楚机床主轴接口和平面铣刀盘内孔孔径等。在加工条件允许的情况下，尽量选择标短型的刀柄，以提高刚性，提高加工精度。另外注意刀柄接口型号和铣刀盘接口型号接口要一直就好了（公制、英制的刀柄、刀盘都不能通用）。公制平面铣刀柄一般有：FMB22、FMB27、FMB32、FMB40、FMB60五种，考虑到刀柄自重的问题，FMB60的标准刀柄一般使用在50的机床上；英制平面铣刀柄通常有：FMA25.4、FMA31.75、FMA38.1、FMA50.8等；其中BT50有FMA47.62的刀柄；安装方法：将铣刀盘装入刀柄，定位键对准键槽装入，放入锁紧垫铁，装入内六角螺丝，用内六角扳手锁紧。需注意的是，个别小刀盘不需要垫铁，直接使用螺丝锁紧就可以了；