數(shù)控刀具常用工具錐柄標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

       隨著數(shù)控金切機(jī)床的廣泛使用，與之配套的數(shù)控刀具使用量也在不斷增加。由于我國(guó)多年來(lái)從不同國(guó)家引進(jìn)了大量數(shù)控機(jī)床，而這些機(jī)床采用的工具錐柄標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，這就給用戶（尤其是剛接觸數(shù)控金切機(jī)床的新用戶）選用數(shù)控刀具帶來(lái)一些困難和問(wèn)題。

本文根據(jù)筆者手頭收集到的一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作一簡(jiǎn)要介紹，希望有助于增加讀者對(duì)數(shù)控刀具常用工具錐柄標(biāo)準(zhǔn)的了解和掌握。

　　目前，數(shù)控銑床和鏜銑加工中心使用最多的仍是7∶24工具錐柄。但在高速加工機(jī)床上，1∶10空心短錐柄的使用正日益增多。對(duì)于車削中心和車銑中心，則以1∶10短錐柄使用較多（車削中心使用的CZG圓柱柄工具系統(tǒng)不屬本文討論范圍）。

　　自動(dòng)換刀機(jī)床常用的7∶24工具錐柄標(biāo)準(zhǔn)主要有：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10944－89“自動(dòng)換刀機(jī)床用7∶24圓錐工具柄部40、45和50號(hào)圓錐柄”；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7388/1：1983（40、45和50號(hào)工具錐柄）和ISO 7388/3：1986（30號(hào)工具錐柄）；德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分DIN 69871－1：1995（30、40、45、50和60號(hào)工具錐柄）和DIN 69871－2（40、45、50、55和60號(hào)工具錐柄）兩種；日本現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為JIS B 6339：1998（30、35、40、45、50、55和60號(hào)工具錐柄），用于代替日本工作機(jī)械工業(yè)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)MAS－403：1975（40、45、50和60號(hào)工具錐柄）；美國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為AMSE B5.50－1994（30、40、45、50和60號(hào)工具錐柄），用于代替ANSI/AMSE B5.50－1985標(biāo)準(zhǔn)。

　　手動(dòng)換刀用7∶24工具錐柄的常見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3837.3－83和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 297－82，以及機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB 3381.1－83。

　　1∶10空心工具錐柄目前已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 19449.1－2004“帶有法蘭接觸面的空心圓錐接口第1部分：柄部—尺寸”。它等同采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12164－1：2001的內(nèi)容。原德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 69893－1：1996已被新的標(biāo)準(zhǔn)DIN 69873－1：2003代替，新的德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)也等同采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12164－1：2001的內(nèi)容。其它常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的1∶10工具錐柄基本采用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有壟斷性，如美國(guó)肯納公司的KM型系列、瑞典山特維克公司的Capto系列、德國(guó)瓦爾特公司的NOVEX系列等。

　　自動(dòng)換刀機(jī)床用7∶24工具錐柄的中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10944－89是參照采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7388/1：1983制定的，除對(duì)極個(gè)別項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行了圓整（如尾部螺紋底孔深度13）或未規(guī)定數(shù)據(jù)（如法蘭上的鍵槽根底倒角）外，其它數(shù)據(jù)完全相同。而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7388/1：1983又是參照德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 69871－1的A型工具錐柄制定的，所以這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的外形尺寸相同。在國(guó)內(nèi)，其工具錐柄的代號(hào)為“JT”。其特征是：法蘭厚度較小；有一裝刀用的定位缺口；兩個(gè)端鍵槽為不對(duì)稱分布。

　　自動(dòng)換刀機(jī)床用7∶24工具錐柄在德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 69871－1中分為A型、AD型和B型三種：A型為螺紋底孔不通的；AD型為螺紋底孔貫通的；B型為法蘭端面供水的。而DIN 69871－2則只有C型一種，為雙平行法蘭、無(wú)V型槽的，現(xiàn)在已很少采用。其工具錐柄代號(hào)雖然標(biāo)準(zhǔn)中未作規(guī)定，但在德國(guó)其代號(hào)通常稱為“SK”。

　　自動(dòng)換刀機(jī)床用7∶24工具錐柄的日本標(biāo)準(zhǔn)JIS B 6339：1998雖已替代了日本工作機(jī)械工業(yè)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)MAS－403：1975，但由于其主要外形尺寸相同，對(duì)使用基本沒(méi)有影響，所以在不少制造商的樣本上仍然標(biāo)注MAS－403標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)，而未標(biāo)注JIS B 6339。但應(yīng)注意，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)所用的拉釘是不同的。其工具錐柄代號(hào)為“BT，特征為：法蘭厚度較大；V型槽非對(duì)稱分布，靠近工作部分一側(cè)；兩個(gè)端鍵槽對(duì)稱分布；端鍵槽不銑通。

　　自動(dòng)換刀機(jī)床用7∶24工具錐柄的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AMSE B5.50－1994已替代了ANSI/AMSE B5.50－1985，同樣，由于外形尺寸相同，很多制造商在樣本上仍標(biāo)注ANSI/AMSE B5.50，或只標(biāo)注ANSI。其工具錐柄代號(hào)雖然標(biāo)準(zhǔn)中未作規(guī)定，但通常稱為“CAT”，其特征為：法蘭厚度較小；兩個(gè)端鍵槽為非對(duì)稱分布；在一個(gè)端鍵槽的底面上鉆有識(shí)別孔，用于刀具定位。其尾部螺紋應(yīng)為UNC制螺紋，國(guó)內(nèi)制造商為方便用戶使用，改為對(duì)應(yīng)的公制螺紋，其它尺寸不變。

　　手動(dòng)換刀用7∶24工具錐柄的中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 3837.3－83是等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 297－82制訂的，其特征為：法蘭上無(wú)V型槽，兩個(gè)端鍵槽為對(duì)稱分布，錐柄小端帶圓柱尾，工具錐柄部分的長(zhǎng)度較大。在國(guó)內(nèi)，其工具錐柄代號(hào)為“ST”。用于通用銑床。

　　手動(dòng)換刀用7∶24工具錐柄的機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB 3381.1－83是用于無(wú)機(jī)械手和刀庫(kù)的數(shù)控銑床的工具錐柄。其特征為：法蘭上無(wú)V型槽，兩個(gè)端鍵槽對(duì)稱分布，錐柄小端不帶圓柱尾。在國(guó)內(nèi)，其工具錐柄代號(hào)也為“ST”，因此很容易與帶圓柱尾的7∶24工具錐柄相互混淆，因此用戶在訂貨時(shí)必須說(shuō)明是否帶圓柱尾（哈量集團(tuán)樣本規(guī)定為“WST”，以示區(qū)別）。雖然該標(biāo)準(zhǔn)已被國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10944－89替代，但用戶仍有需求，因此建議在以后的標(biāo)準(zhǔn)修訂或制定時(shí)，解決該標(biāo)準(zhǔn)的合法性及其工具錐柄代號(hào)命名問(wèn)題。

　　除帶圓柱尾的手動(dòng)換刀用7∶24工具錐柄不用拉釘外，上述其它7∶24工具錐柄均需安裝拉釘才能使用，其外形尺寸取決于所采用的標(biāo)準(zhǔn)。

　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10945－89“自動(dòng)換刀機(jī)床用7∶24圓錐工具柄部40、45和50號(hào)圓錐柄用拉釘”是參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 7388/2－1984制訂的，外形尺寸相同，分為A型和B型兩種：A型拉釘?shù)睦�緊面斜角為15°，用于不帶鋼球的拉緊裝置，代號(hào)為“LDA”；B型拉釘?shù)睦�緊面斜角為45°，用于帶鋼球的拉緊裝置，代號(hào)為“LDB”。二者均帶貫通孔，用于冷卻液流通。

　　德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 6988－1987的拉釘有A型和B型兩種，A型帶貫通孔；B型不帶貫通孔，但有密封圈用環(huán)形槽，以防止冷卻液從尾部泄漏。兩種拉釘?shù)睦�緊面斜角均為15°，用于不帶鋼球的拉緊裝置。

　　日本標(biāo)準(zhǔn)JIS B 6339：1998的拉釘只有一種型式，拉釘?shù)睦�緊面斜角為15°，用于不帶鋼球的拉緊裝置，代號(hào)為“xxP”。日本工作機(jī)械工業(yè)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)MAS－403的拉釘則有Ⅰ型和Ⅱ型兩種：Ⅰ型拉釘?shù)睦�緊面斜角為30°，用于不帶鋼球的拉緊裝置；Ⅱ型拉釘?shù)睦�緊面斜角為45°，用于帶鋼球的拉緊裝置。使用時(shí)應(yīng)注意，這兩種拉釘?shù)念^部長(zhǎng)度比JIS B 6339：1998標(biāo)準(zhǔn)的拉釘頭部直徑小，頸部長(zhǎng)度長(zhǎng)，其代號(hào)為“PxxT”。

　　美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)AMSE B5.50－1994的拉釘只有一種型式，拉釘?shù)睦�緊面斜角為45°，且凸緣與螺紋之間無(wú)定心圓柱。螺紋應(yīng)為UNC制螺紋，國(guó)內(nèi)制造商為方便用戶使用，也改為對(duì)應(yīng)的公制螺紋，其它尺寸不變。

　　1∶10空心短圓錐柄的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 12164－1：2001基本采用了德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN 69873－1的方案。主要不同之處是：將柄部錐度由1∶10改為1∶9.98，以確保錐柄與安裝孔配合時(shí)大端直徑先接觸；只規(guī)定了大端直徑的理論正確尺寸，取消了大、小端直徑及其公差；取消了大、小端直徑間的距離尺寸；改變了尾部端鍵槽倒圓角的標(biāo)注方法；在規(guī)范性附錄中規(guī)定了錐柄與法蘭端面的空刀槽的型式和尺寸；在資料性附錄中建議了平衡區(qū)域。遺憾的是沒(méi)有規(guī)定錐柄的錐度公差和大端直徑公差。它分為A型和C型兩種：A型用于自動(dòng)或手動(dòng)換刀；C型只能用于手動(dòng)換刀。由于采用錐面和端面雙重定位，軸向和徑向定位精度較高；通過(guò)尾端的鍵與錐面、端面的摩擦傳遞扭矩大；錐柄長(zhǎng)度短、重量輕、換刀快；由于適合高速機(jī)床使用，因此得到迅速推廣。

　　雖然美國(guó)肯納公司的KM型1∶10空心短圓錐柄出現(xiàn)較早，但由于存在結(jié)構(gòu)和工藝缺陷，因此未能被采用為ISO標(biāo)準(zhǔn)，目前在數(shù)控車床上應(yīng)用較多。