銑刀及其它旋轉(zhuǎn)刀具

 一、數(shù)控銑削刀具系統(tǒng)要求

1、刀具切削部分幾何參數(shù)及其切削參數(shù)須規(guī)范化、合理化；

2、刀具切削部分材料及切削參數(shù)選擇必須與工件材料相匹配；

3、刀具磨損及耐用度值規(guī)定必須合理；

4、刀片在刀具中的定位方式及其結(jié)構(gòu)必須優(yōu)化；

5、刀具安裝后在機(jī)床中的定位應(yīng)保持一定精度；

6、換刀后刀具應(yīng)在機(jī)床中仍有高的重復(fù)定位精度；

7、刀具的刀柄應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度及耐磨性；

8、刀柄及其工具對(duì)機(jī)床的重量影響應(yīng)有相應(yīng)的控制；

9、刀片、刀柄切入的位置、方向必須正確；

10、刀片、刀柄各參數(shù)應(yīng)通用化、規(guī)格化、系列化；

11、工具系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化。

二、數(shù)控銑削刀具系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)

    數(shù)控鏜銑類刀具系統(tǒng)采用的標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ ISO 7388 ）、德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（ DIN 69871 ）、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（ ANSI/ASME B5.50 ）、日本標(biāo)準(zhǔn)（ MAS 403 ，其高速刀柄采用 HSK 標(biāo)準(zhǔn) ）和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（ GB10944-89 ）等。由于標(biāo)準(zhǔn)繁多，我們?cè)跈C(jī)床使用時(shí)務(wù)必注意，所具備的刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)必須與所使用的機(jī)床相適應(yīng)，如在我國(guó)，由于較多購(gòu)進(jìn)德國(guó)及美國(guó)機(jī)床，按機(jī)床要求便較多地使用其標(biāo)準(zhǔn)刀具。

三、刀柄

1、刀柄的作用

    數(shù)控銑床使用的刀具通過刀柄與主軸相連，刀柄通過拉釘和主軸內(nèi)的拉刀裝置固定在主軸上，由刀柄夾持傳遞速度、扭矩，如圖 4-5 所示。刀柄的強(qiáng)度、剛性、耐磨性、制造精度以及夾緊力等對(duì)加工有直接的影響。

刀柄與主軸孔的配合錐面一般采用 7 ∶ 24 的錐度，這種錐柄不自鎖，換刀方便，與直柄相比有較高的定心精度和剛度。為了保證刀柄與主軸的配合與連接，刀柄與拉釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)和尺寸均已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，在我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的是 BT40 和 BT50 系列刀柄和拉釘，如圖 4-6 所示。其中， BT 表示采用日本標(biāo)準(zhǔn) MAS403 的刀柄，其后數(shù)字為相應(yīng)的 ISO 錐度號(hào)：如 50 和 40 分別代表大端直徑 69.85 和 44.45 的 7 ∶ 42 錐度。

2、刀柄的分類

（ 1 ）按刀柄的結(jié)構(gòu)分

①整體式刀柄

    如圖 4-7 所示，這種刀柄直接夾住刀具，剛性好，但需針對(duì)不同的刀具分別配備，其規(guī)格、品種繁多，給管理和生產(chǎn)帶來不便。

②模塊式刀柄

    如圖 4-8 所示，模塊式刀柄比整體式多出中間連接部分，裝配不同刀具時(shí)更換連接部分即可，克服了整體式刀柄的缺點(diǎn)，但對(duì)連接精度、剛性、強(qiáng)度等都有很高的要求。

　

（ 2 ）按刀柄與主軸連接方式分

①一面約束

    如圖 4-9 右部 所示，刀柄以錐面與主軸孔配合，端面有 2mm 左右間隙，此種連接方式剛性較差。

②二面約束

    如圖 4-9 左部 所示，刀柄以錐面及端面與主軸孔配合，在高速、高精加工時(shí)，二面限位才能確保 可靠。

（ 3 ）按刀具夾緊方式分

①?gòu)椈蓨A頭刀柄

    使用較多。采用 ER 型卡簧，適用于夾持 16mm 以下直徑的銑刀進(jìn)行銑削加工；若采用 KM 型卡簧，則稱為強(qiáng)力夾頭刀柄，可以提供較大夾緊力，適用于夾持 16mm 以上直徑的銑刀進(jìn)行強(qiáng)力銑削。

②側(cè)固式刀柄

    采用側(cè)向夾緊，適用于切削力大的加工，但一種尺寸的刀具需對(duì)應(yīng)配備一種刀柄，規(guī)格較多。

③液壓夾緊式刀柄

    采用液壓夾緊，可提供較大夾緊力。

④冷縮夾緊式刀柄

    裝刀時(shí)加熱孔，靠冷卻夾緊，使刀具和刀柄合二為一，在不經(jīng)常換刀的場(chǎng)合使用。

（ 4 ）按允許轉(zhuǎn)速分

①低速刀柄

    指用于主軸轉(zhuǎn)速在 8000 r/min 以下的刀柄。

②高速刀柄

    高速刀柄用于主軸轉(zhuǎn)速在 8000 r/min 以上的高速加工，其上有平衡調(diào)整環(huán)，必須經(jīng)動(dòng)平衡。

（ 5 ）按所夾持的刀具分

①圓柱銑刀刀柄

    用于夾持圓柱銑刀。

②面銑刀刀柄

    用于與面銑刀盤配套使用 。

③錐柄鉆頭刀柄

    用于夾持莫氏錐度刀桿的鉆頭、鉸刀等，帶有扁尾槽及裝卸槽 。

④直柄鉆頭刀柄

    用于裝夾直徑在 13mm 以下的中心鉆、直柄麻花鉆等。

⑤鏜刀刀柄

    用于各種尺寸孔的鏜削加工，有單刃、雙刃以及重切削等類型。

⑥絲錐刀柄

    用于自動(dòng)攻絲時(shí)裝夾絲錐，一般具有切削力限制功能。

（ 6 ）其他刀柄

①增速刀柄

    當(dāng)加工所需的轉(zhuǎn)速超過了機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速時(shí)，可以采用這種刀柄將刀具轉(zhuǎn)速增大 4-5 倍，擴(kuò)大機(jī)床的加工范圍。

②中心冷卻刀柄

    為了改善切削液的冷卻效果，特別是在孔加工時(shí)，采用這種刀柄可以將切削液從刀具中心噴入到切削區(qū)域，極大地提高了冷卻效果，并有利排屑。使用這種刀柄要求機(jī)床具有相應(yīng)的中心冷卻功能。

③多軸刀柄

    當(dāng)同一方向的加工內(nèi)容較多時(shí)，如位置相近的孔系，采用多軸刀柄可以有效地提高加工效率。

④角度刀柄

    除了使用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行五面加工以外，還可以采用角度刀柄實(shí)現(xiàn)立、臥轉(zhuǎn)換，達(dá)到同樣的目的。轉(zhuǎn)角一般有 3 0 °、 45 °、 60 °、 90 ° 等。

3、常用刀柄使用方法

    數(shù)控銑床各種刀柄均有相應(yīng)的使用說明，在使用時(shí)可仔細(xì)閱讀。這里僅以最為常見的彈簧夾頭刀柄舉例說明：

（ 1 ）將刀柄放入卸刀座并鎖緊；

（ 2 ）根據(jù)刀具直徑選取合適的卡簧， 清潔工作表面；

（ 3 ）將卡簧裝入鎖緊螺母內(nèi)；

（ 4 ）將銑刀裝入卡簧孔內(nèi)，并根據(jù)加工深度控制刀具懸伸長(zhǎng)度；

（ 5 ）用扳手將鎖緊螺母鎖緊；

（ 6 ）檢查，將刀柄裝上主軸；

四、旋轉(zhuǎn)刀具

1、刀具種類

    在數(shù)控銑床上使用的刀具主要為銑刀，包括面銑刀、立銑刀、球頭銑刀、三面刃盤銑刀、環(huán)形銑刀等，除此以外還有各種孔加工刀具，如鉆頭（锪鉆、鉸刀、鏜刀等）、絲錐等。

下面主要介紹一下常用的銑刀：

①立銑刀

    立銑刀主要用于平面輪廓零件的加工，從結(jié)構(gòu)上可分為整體式（小尺寸刀具）和機(jī)械夾固式（尺寸較大刀具）。

②球頭銑刀

    球頭銑刀跟立銑刀一樣，也可分為整體式和機(jī)夾式。

    球頭銑刀主要用于曲面加工，在加工曲面時(shí)，一般采用三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)方式具有多樣性，可根據(jù)刀具性能和曲面特點(diǎn)選擇或設(shè)計(jì)。

③環(huán)形銑刀

    形狀類似于端銑刀，不同的是，刀具的每個(gè)刀齒均有一個(gè)較大圓角半徑，從而使其具備類似球頭銑刀的切削能力，同時(shí)又可加大刀具直徑以提高生產(chǎn)率，并改善切削性能（中間部分不需刀刃），刀片依然可采用機(jī)夾類。

2、刀具選擇

    在數(shù)控銑削加工中會(huì)遇到各種各樣的加工表面，如各類平面、垂直面、直角面、直槽、曲底直槽、型腔、斜面、斜槽、曲底斜槽、曲面等。針對(duì)各種加工表面，在考慮刀具選擇時(shí)，都會(huì)對(duì)刀具形式（整體、機(jī)夾及其方式）、刀具形狀（刀具類型、刀片形狀及刀槽形狀）、刀具直徑大小、刀具材料等方面作出選擇，牽涉到的因素很多，主要考慮加工表面形狀、加工要求、加工效率等幾個(gè)方面。

   刀具選擇的原則及步驟：

①根據(jù)加工表面特點(diǎn)及尺寸選擇刀具類型；

②根據(jù)工件材料及加工要求選擇刀片材料及尺寸；

③根據(jù)加工條件選取刀柄。

3、刀片安裝

    刀片的安裝直接影響到刀具的精度、刀片的剛度、受力，繼而直接影響刀具工作質(zhì)量。因此，在安裝刀片時(shí)需注意如下問題：

①刀片本身精度

    選擇的刀片其精度應(yīng)符合零件加工要求。

②刀槽定位面精度

    刀體的選擇亦應(yīng)符合精度要求，刀片與刀體還需相適應(yīng)。

③安裝面清潔、完好程度

    安裝時(shí)必須檢查刀槽的清潔，有無灰塵、切屑，刀槽是否完好，特別是更換刀片或刀刃時(shí)，應(yīng)注意刀槽是否由于加工而破損、劃傷。

④專用工具裝夾

    一定按規(guī)定選擇對(duì)應(yīng)的工具，如扳手的大小、長(zhǎng)短等。

⑤嚴(yán)格的操作規(guī)程

    必須按規(guī)定的順序、步驟、方法進(jìn)行，如扳手的垂直度或傾斜度，用力大小，操作順序等。