什么是数控刀柄？

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　　数控机床与工具系统联接部分的结构简称为机床与工具系统的接口。加工中心和数控镗铣床与工具系统最主要的接口是7：24锥度接口。由于历史原因，各国在最初设计7：24圆锥柄时，在锥柄尾部的拉钉和锥柄前端凸缘结构（包括机械手夹持槽、键槽和方向识别槽的选择）上各不相同，并且形成了各自的标准，如：美国标准（ANSI CAT B5.50）、德国标准（DIN 69871）、日本标准（BT MAS 403）、国标标准（ISO）等多种形式。锥形刀柄是一种非常精密的加工工具，在整个切削过程中承担着将主轴的旋转运动及转矩传递给切削刀具的重要责任，其质量要求是极其严格的。即使是很微小的误差，也将直接影响到被加工工件的最终质量。作为使用者，需要考虑的几项基本要素为：

　　一、同轴度 理论上讲，切削刀具的旋转轴线应与机床主轴线完全重合在同一直线上。除此之外，刀柄的夹持端，也就是装载切削刀具部位的几何形体中心线与锥柄圆锥体中心线的同轴度也必须控制在极严格的公差范围内。

　　二、夹紧力/夹持强度 如果按夹持刀具的方法区分，有这样几种：

　　（1）侧固式立铣刀柄。

　　（2）弹簧夹头刀柄。

　　（3）热收缩型刀柄。

　　（4）平面铣刀刀柄。

　　（5）强力刀柄 具有代表性的就是数控滚针铣夹头，此种刀柄的特点为：针状轴承设计，经特别排列，锁紧阻力小夹持力高，重切削也不会掉刀。内孔采用厚壁设计，吸震能力强，适合于重切削。可接C16、C20、C25、C32、C42直柄夹头。

　　（6）高速刀柄 在众多的工具系统中德国研制的HSK（德文空心短锥Hole Schaft Kegel的缩写）工具系统是相对比较成功的。HSK的锥柄采用了端面和锥面同时定位和夹紧的工作方式，由于夹紧力的作用，HSK刀柄法兰面与主轴端面紧密贴合，法兰面起到了支撑作用，它阻止了HSK刀柄的变形，提高了HSK工具系统的刚度。三、动平衡性 根据动力学原理，由不平衡产生的离心力，与转速的平方成正比。也就是说，在1000r/min时所产生的微不足道和离心力，在转速达到10000r/min时，其离心力为原来的100倍，而当转速为20000r/min时，其产生的离心力是原来的400倍。因此，对于用于高速切削的刀柄和刀具总成，其动平衡性是不言而喻的。

　　用户在使用数控机床中另一个不可忽视的问题是刀具切削参数的设定。一般数控机床其主轴转速比普通机床的转速高的多，因此数控机床加工用刀具从性能上要比普通机床严格的多。其中包括刀具的适用性，刀具的强度、硬度以及刀具的耐用度，刀具的这些性能将直接影响其切削参数的选择。刀具的切削参数选低了，会降低生产效率，增加生产成本，甚至难以保证加工质量；相反，切削参数选高了，会加速刀具磨损，不但降低加工质量，而且磨刀时间和刀具费用增加，同样也会影响加工效率和生产成本，还会使切削力、切削温度提高，使加工振动加剧，加工条件恶化等。因此，在机械加工过程中，必须合理地选择切削参数，以便于充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得尽可能高和生产率和低的生产成本，提高切削加工的经济性。数控机床在完成大型工件切削时，只有选用了合理的工艺参数，才能真正地实现低消耗，高效率加工生产。

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　　数控刀柄标准

　　一．国内应用的数控机床工具柄部及配用拉钉标准

　　１．国家标准GB10944－89《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部40、45和50号圆锥柄》

　　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。

　　２．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40、45和50号圆锥柄用拉钉》

　　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。

　　３．日本标准JIS B6339-1986《加工中心机床用工具柄部及拉钉》

　　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。

　　４．国家标准GB3837－83《机床工具7:24圆锥联结》

　　这种锥柄主要用于手动换刀数控机床及重型镗铣床等。

　　二．整体式工具系统标准JB/GQ5010-1983《TSG工具系统 型式与尺寸》

　　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（JT-45-Q32-120）组成，各部分的含义如下：

　　JT-表示工具柄型代码。

　　45-对圆锥柄表示锥度规格。

　　Q32-表示工具的规格。

　　120-表示刀柄的工作长度。

　　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。

表1 工具柄部型式代号

代 号

工 具 柄 部 型 式

JT

BT

ST

MT

MW

ZB

自动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 10944-89

自动换刀机床用7:24圆锥BT型工具柄 JIS B6339

手动换刀机床用7:24圆锥工具柄 GB 3837.3-83

带扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85

无扁尾莫氏圆锥工具柄 GB 1443-85

直柄工具柄 GB 6131-85

表2 工具的用途代号及规格参数

用途代号

用途

规格参数表示的内容

J

Q

XP

Z

ZJ

M

MW

MD

JF

G

TQW

TS

TZC

TQC

TF

TK

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XL

XMA

XMB

XMC

KJ

装直柄接杆工具

弹簧夹头

装削平型直柄工具

装莫氏短锥钻夹头

装莫氏锥度钻夹头

装带扁尾莫氏圆锥柄工具

装无扁尾莫氏圆锥柄工具

装短莫氏圆锥柄工具

装浮动绞刀

攻丝夹头

倾斜型微调镗刀

双刃镗刀

直角型粗镗刀

倾斜型粗镗刀

复合镗刀

可调镗刀头

装三面刃铣刀

装套式立铣刀

装A类面铣刀

装B类面铣刀

装C类面铣刀

装扩孔钻和铰刀

装接杆也直径—刀柄工作长度

最大夹持直径—刀柄工作长度

装刀孔直径—刀柄工作长度

莫氏短锥号—刀柄工作长度

贾氏锥柄号—刀柄工作长度

莫氏锥柄号—刀柄工作长度

莫氏锥柄号—刀柄工作长度

莫氏锥柄号—刀柄工作长度

绞刀块宽度—刀柄工作长度

最大攻丝规格—刀柄工作长度

最小镗孔直径—刀柄工作长

最小镗刀直径—刀柄工作长度

最小镗孔直径—刀柄工作长度

最小镗孔直径—刀柄工作长度

小孔直径/大孔直径—孔工作长度

装刀孔直径—刀柄工作长度

刀具内孔直径—刀柄工作长度

刀具内孔直径—刀柄工作长度

刀具内孔直径—刀柄工作长度

刀具内孔直径—刀柄工作长度

刀具内孔直径—刀柄工作长度

１：３０圆锥大端直

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