可转位扩孔刀具模块接口

之前提到过，大部分可转位扩孔刀具使用模块化的接口。在这里简要介绍一些可转位扩孔刀用的模块化的接口。

■Varilock接口

图3-5和图3-6所示分别为轴向锁紧的圆柱接口——Varilock接口的外形图及结构图，轴向用螺钉锁紧。固定在带圆柱一端接合面上的键（图3-6中淡红色件）能起辅助传递转矩的作用。

■CK接口

图3-7所示为径向带锥头的紧定螺钉的CK接口。这种接口仅需一个内六角扳手。紧定螺钉的螺孔与锁紧锥孔的中心线不重合，这样在锁紧时螺钉头部30°的锥面可以将接合面之间的间隙消除，使接合面贴紧（图3-8）。在起类似插头作用的接口柄部（下文称为插头）上设有加强栓（图3-9），而在起类似插座作用的接口安装孔（下文称为插座）端设有相应的槽，加强栓的作用也是在转矩过大时辅助传递转矩。

■MVS接口和ECK接口

与CK接口的单螺钉锁紧系统不同，MVS接口（图3-10）是一种双螺钉锁紧系统。与其类似的有ECK接口（图3-11）。

图3-5 Varilock接口外形图

图3-6 Varilock接口结构图（图片来源：山特维克可乐满）

图3-7 径向带锥头的紧定螺钉的CK接口（图片来源：大昭和）

MVS接口与ECK接口都是由A、B、C三点锁紧（图3-12）。同样通过接口柄部（简称“插头”，下同）接口安装孔（简称“插座”，下同）间紧定螺钉的螺孔与锁紧锥孔中心线间的微小轴向距离，将“插头”拉向“插座”，使接合面紧密相贴（图3-13），从而实现刚性的锁紧。

图3-8 CK接口锁紧原理（图片来源：大昭和）

图3-9 CK接口的加强栓结构（图片来源：大昭和）

图3-10 MVS接口（图片来源：沃好特）

图3-11 ECK接口（图片来源：艾菲茉）

图3-12 MVS接口锁紧原理（图片来源：沃好特）

图3-13 ECK接口锁紧原理（图片来源：艾菲茉）

■Graflex接口

图3-14所示为Graflex接口及其锁紧示意图。

Graflex接口的主体也是圆柱连接副。如图3-14a所示，“插座”上装有两个球头锁紧螺钉和一组榫头锁紧部件（包括定位螺钉及与其旋合的定位销）。图3-14c～f所示为Graflex接口各阶段锁紧状态。两个球头紧定螺钉的螺孔在“插座”上的中心线距端面的距离，与“插头”上相应的两个球坑的中心线距端面的距离也有差异，锁紧时球头紧定螺钉与球坑的接触点偏向“插座”一侧（如图3-14b中的红色斜向箭头），从而将“插头”与“插座”的接合面锁紧，接合面紧紧贴合（如图3-14b中的两组黑色小箭头）。由于此球头结构的接触角不具备自锁效应，Graflex接口另外安排了榫头锁紧部件：首先在球头螺钉锁紧时将“插头”的圆柱压向定位销使其贴紧（图3-14d），然后再拧动定位螺钉使其在“插头”圆柱外圆上产生一个摩擦力矩（图3-14e中的红色弧形箭头），帮助两者连接牢固。若在其他会产生间歇性冲击的切削场合（如铣削），则建议将定位螺钉拧到底，这样可以防止定位销在冲击作用下松开。

图3-14 Graflex接口及其锁紧示意图（图片来源：山高刀具）

图3-15 MBM接口及其原理（图片来源：瑞士工具系统）

■MBM接口

MBM接口（图3-15）也是一种紧定螺钉的系统，但它用近端面的带削平圆柱凸台—沉孔的配合代替了CK接口的加强栓（削平面的接触见左下两对红色箭头）。它的带削平圆柱凸台—沉孔连接副与2.2.2“换头式多刃铰刀”中肯纳金属径向锁紧的KST系统和高迈特的Reamax TS颇为相似，都是增加了精度、刚性颇为不错的平行压力面。无疑，这种压力面较之加强栓的圆周定位更准。

■α-URMA接口

α-URMA接口（图3-16）是一种带螺纹锁紧的圆柱柄接口。接口“插头”部分的圆柱前端带有螺纹，拧动“插座”外的扳手平面，即可将“插头”与“插座”连接在一起并消除两者之间的间隙。

这里，有些镗刀系统的使用者可能会有一个问题。有些镗刀在使用中需要刀尖有确定的周向位置，而这种“插头”前端的螺纹要控制旋合后的周向位置的准确有些困难。α-URMA接口实际上考虑了这样的问题，他们实际上将“插头”的圆柱和螺柱做成两个零件，这样就可以调节“插头”—“插座”连接副螺纹旋合后的准确的周向位置。

图3-17所示为α-URMA接口的顶丝及其调整。使用时先用小的内六角扳手（图中天蓝色）逐渐将顶丝调节到位，然后再用大的内六角扳手将带顶丝的双头螺柱拧牢在“插头”上（这一端为细牙螺纹）。

■ABS接口

图3-18所示为ABS接口外形，图3-19所示为ABS接口原理示意图。结合图3-20所示的ABS接口内部主要功能部件，我们来看看它的锁紧原理。将“插头”插入“插座”时，褐色的施力螺钉③和蓝色的受力螺钉①在“插座”里，而绿色的浮动销②在“插头”里，三个部件距端面的距离并不相同。由于这个距离差，在锁紧时，施力

图3-16 α-URMA接口（图片来源：钨马刀具）

图3-17 α-URMA接口的顶丝及其调整（图片来源：钨马刀具）

螺钉③的锥头与浮动销②的锥孔的接触是偏置的，进而产生一个使两者轴线趋于一致的力，带动“插头”“插座”的接合面紧紧相贴形成刚性接触。同样，浮动销②的锥头与受力螺钉①的锥孔的接触也是偏置的，从而形成一个与施力螺钉③-浮动销②连接副方向相同的轴向力，让接合面的贴合更趋紧密。定位销也有与CK接口的加强栓及Varilock接口接合面上的键类似的作用。

■MHD接口

图3-21所示为MHD接口系统刀具，图3-22所示为其锁紧原理。MHD接口的锁紧构件是装在“插头”内的一对螺栓-螺母副。当“插头”未插入“插座”时，连接副可隐藏于“插头”内，随“插头”进入“插座”的圆柱孔内。在锁紧时，螺栓-螺母副两端的长度被加长，顶在“插座”的内孔锥口上，将两者的锥形接合面锁紧。螺钉-螺母副的圆柱外圆及圆锥形端部都会受力，以使连接牢固。

图3-18 ABS接口外形（图片来源：高迈特）

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图3-19 ABS接口原理示意图（图片来源：高迈特）

图3-20 ABS接口内部主要功能部件（图片来源：高迈特）

图3-21 MHD接口系统刀具（图片来源：丹德瑞）

图3-22 MHD接口锁紧原理（图片来源：丹德瑞）

■ER接口

ER接口（图）可将扩孔刀旋合在ER弹簧套刀柄上。由于ER弹簧套刀柄是一种比较通用的刀柄，许多刀柄厂商都在生产，可选范围广泛，但其缺点是较难实现周向精确定位。

ER接口使用时先将原来的弹簧套以及弹簧套刀柄的锁紧螺母卸掉，然后装上需要使用的扩孔刀（本身带有与ER弹簧套外形上相同的圆锥及螺母）并锁紧螺母。

图3-23 ER接口示意图（图片来源：瑞士工具、株洲钻石）

图3-24 NCT接口锁紧原理（图片来源：瓦尔特刀具）

■NCT接口

同之前介绍的各种圆柱定位系统不同，NCT接口是一种圆锥面、端面两面定位的模块化刀具系统。图3-24所示为其锁紧原理，这种“插头”上的短锥壁厚较大，称为“实心短锥”。系统在锁紧前，圆锥副的小端首先得到接触，而大端和端面之间都有间隙δ。在锁紧时，通过紧定螺钉的旋合，“插头”（蓝色）逐渐被拉入“插座”（绿色），接合面之间的间隙逐渐减小，圆锥副中受力的小端产生弹性变形，大端间的间隙也逐渐减小。锁紧后实现圆锥副整体（或自小端起的大部分）贴合和端面间紧密结合，实现精准的定心及刚性连接。

这一连接方式与传统的圆锥连接方式的差别有两个：一个是增加了端面刚性接触（这在定位原理上属于“过定位”，其实现的前提是圆锥副的制造精度足够高）；另一个是首先接触的是小端（传统圆锥定位首先接触大端，仅圆锥接触时大端接触刚性较好）。由于增加了端面接触，小端-端面的支承距较大端-端面更长，定位会更加可靠。

图3-25所示为NCT的轴向锁紧部件图。紧定螺钉（黄色）由图上左侧装入刀柄主体（绿色），由紫色的轴向封环将其轴向位置限定，再由橙色的锁紧螺钉锁住轴向封环，使其无法动弹。

图3-25 NCT的轴向锁紧部件图（图片来源：瓦尔特刀具）

图3-26所示为另一种实心短锥的模块接口，其锁紧原理与NCT并无二致，只是NCT的端面键装于“插座”（绿色），而这种系统则装于“插头”（蓝色）。

图3-26 另一种实心短锥的模块接口（图片来源：松德数控）

图3-27所示为实心短锥系统轴向锁紧接触示意图。请注意，为了便于理解，间隙已被夸大画出，而实际的间隙非常小。

图3-28所示为实心短锥系统径向锁紧接触示意图。在这一系统中，轴向锁紧系统的轴向封环成了锁紧套（紫色），锁紧时以类似CK接口的方式由紧定螺钉（橙色）向右拉动锁紧套（紫色），由锁紧套带动轴向螺钉（黄色），再带动“插头”（蓝色）伸入“插座”（绿色），此后的锁紧与轴向锁紧几乎没有差别。

■KM接口

KM接口是一种带钢球锁紧的空心短锥柄（GB/T 33524.1—2017/ISO 26622-1：2008和GB/T 33524.2—2017/ISO 26622-2：2008），图3-29所示为KM接口的“插头”（绿色）和“插座”（紫色）。图3-30所示为其锁紧部件局部剖视图。

图3-27 实心短锥系统轴向锁紧接触示意图（图片来源：松德数控）

图3-28 实心短锥系统径向锁紧接触示意图（图片来源：松德数控）

图3-29 KM接口的“插头”和“插座”（图片来源：肯纳金属）

图3-30 KM接口的锁紧部件局部剖视图（图片来源：肯纳金属）

图3-31所示为KM接口的锁紧过程示意图。图3-31a所示为插入时的状态，此时两个钢球完全在中间套内，以确保顺利地插入“插头”的内孔之中。为确保这一状态，应该将拉杆推到最左面，以使钢球可以落到拉杆的底部。图3-31b所示为中间的拉杆往右拉至锁紧开始时，钢球在拉杆中凹坑底部开始升起，首先与中间套的右斜面接触，在斜面的法向产生的反力（深蓝色箭头）可分解为径向和轴向的力（天蓝色箭头），但中间套受“插座”（紫色）的约束，有大的位移，其向右向外紧靠“插座”，中间套直径较大的部分与“插座”内孔构成刚性连接。但这时，“插头”与“插座”接合面间隙尚未消除。图3-31c所示为锁紧状态。此时拉杆继续右拉，钢球径向位置进一步向外，钢球的一侧脱离与中间套的接触而转到与“插头”上的锁紧孔内，对“插头”产生一个法向力（棕色箭头），“插头”在其轴向力的作用下被拉进“插座”内部，“插头”和“插座”接合面紧密接触，接合面之间的间隙得以消除（三对红色箭头），锥柄的大端也得到接触（左侧一对红色箭头）；同时，在其径向力的作用下，“插头”圆锥的小端被迫向外扩张，从而形成圆锥小端的刚性接触（中间部分的一对红色箭头）。这样，就实现了KM接口的所谓三面锁紧（大端、端面、小端），锁紧的刚性和精度都很高。但这个系统的内部零件较多，若装配不良容易卡死，用户不宜自行拆装锁紧部件。

■CAPTO接口

CAPTO接口是一种多棱短锥接口（GB/T 32557.1—2016/ISO 26623-1：2008和GB/T 32557.2—2016/ISO 26623-2：2008），如图3-32所示。它的截面是一个弧边三角形，带有与KM接口类似的锥度。由于其形状并非圆柱，在承受类似扩孔的切削力矩时，“插头”和“插座”同为多棱圆锥的接合面上就产生形状约束，打滑现象就几乎没有发生的机会（图3-33）。

图3-31 KM接口的锁紧过程示意图（图片来源：肯纳金属）

图3-32 CAPTO接口及其截面（图片来源：山特维克可乐满）

图3-33 CAPTO受扭矩示意图（图片来源：山特维克可乐满）

CAPTO接口与KM接口类似，可用于车削、铣削、钻削、扩孔、镗削等各种加工场合，但在加工中心上较多使用的方式，是轴向锁紧（图3-34）和径向锁紧（图3-35）两类方式，锁紧原理与NCT接口的轴向和径向锁紧原理类似。

图3-34 CAPTO轴向锁紧（图片来源：山特维克可乐满）

图3-35 CAPTO径向锁紧（图片来源：山特维克可乐满）