1.工具系统分类
金属切削刀具系统从其结构上可分为整体式与模块式两种。整体式刀具系统基本上由整体柄部和整体刃部(整体式刀具)两者组成,传统的钻头、铣刀、铰刀等就属于整体式刀具。整本式刀具由于不同品种和规格的刃部都必须和对应的柄部相连接,致使刀具的品种、规格繁多,给生产、使用和管理带来诸多不便,有些使用频率极低但又需要用的刀具也不得不备置,这相当于闲置大量资金。为了克服整体式刀具系统的这些缺点,各国相继开发了各式各样的高性能模块式刀具系统。模块式刀具系统是把整体式刀具系统按功能进行分割,做成系列化的标准模块(如刀柄、刀杆、接长杆、接长套、刀夹、刀体、刀头、刀刃等),再根据需要快速地组装成不同用途的刀具,当某些模块损坏时可部分更换。这样既便于批量制造、降低成本,也便于用户的刀具储备、节省开支,因此模块式刀具系统在FMS中备受推崇。但另一方面模块式刀具系统也有刚性不如整体式好,一次性投资偏高的不足之处。
2.工具系统型号表示方法
我国工具系统型号的表示方法如下:
其中,①、②、③项表示的含义分别是:
①项表示柄部形式及尺寸,其中:JT表示采用ISO 7388号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽),其后数字为相应的ISO锥度号,如50和40分别代表大端直径为69.85和44.45的7∶24锥度;BT表示采用日本标准MAS403号加工中心机床用锥柄柄部(带机械手夹持槽),其后数字为相应的ISO锥度号,如50和40分别代表大端直径为69.85和44.45的7∶24锥度。最常用的是40号和50号刀柄,几乎占95%,刀柄大端直径越大,则刚性就越好。
②项表示刀柄用途及主参数,其中:XD表示装三面铣刀刀柄;MW表示无扁尾莫氏锥柄刀柄;XS表示装三面刃铣刀刀柄;M表示有扁尾莫氏锥柄刀柄;Z(J)表示装钻夹头刀柄(贾氏锥度加J);G表示攻螺纹夹头;T表示镗孔刀具;XP表示装削平柄铣刀刀柄。用途后的数字表示工具的工作特性,其含义随工具不同而异,有些工具该数字为其轮廓尺寸D或L;有些工具该数字表示应用范围。
③项表示工作长度。
3.TSG82工具系统(https://www.xing528.com)
图2-15所示为TSG82工具系统。该系统是一个连接镗铣类数控机床(含加工中心)的主轴与刀具之间的辅助系统,它包含多种接杆和刀柄,也有少量刀具(如镗刀头),可用来完成铣削平面、斜面、曲面、沟槽及钻孔、扩孔、铰孔、镗孔和攻螺纹等多种加工工艺。该系统的各类辅具和刀具具有结构简单、使用方便、装卸灵活和调整迅速等特点。该图表示了TSG82工具系统中各种工具的组合形式,各种工具尺寸系列见JB/GQ 5010—83。表2-4列出了弹簧夹头刀柄与接杆和卡簧的各种组合形式及用途,表2-5列出了有扁尾莫氏锥孔刀柄与其接杆、刃具的各种组合形式及用途。图2-15还反映了其他各种工具组合形式。
4.HSK工具系统
高速切削加工已成为现代机械制造技术的一个重要组成部分和发展方向。目前,工业发达国家已开始广泛使用机床主轴转速达每分钟上万转乃至数万转的高速切削机床。我国的汽车、航空航天等行业从国外引进的大量先进加工中心及高性能机床中,也包括不少高速切削机床。在机床主轴工作转速大幅度提高的情况下,传统的BT(7∶24锥)工具系统的加工性能已难以满足高速切削的要求。为此,工业发达国家竞相开发各种可适应高速切削的新型工具系统,目前应用较广泛的有德国的HSK工具系统、美国的KM工具系统等,其中以HSK工具系统的技术最为成熟,应用范围也最广泛。HSK刀柄是一种新型的高速锥形刀柄,其接口采用锥面和端面两面同时定位的方式,刀柄结构及主轴连接如图2-16所示,HSK工具系统采用1∶10锥度,刀柄为中空短柄,刀柄长度约为传统刀柄长度的1/2,楔形效果好,抗扭能力强。HSK整体式刀柄采用平衡式设计,刀柄结构有A、B、C、D、E、F六种,如图2-17所示,其中A、B型为自动换刀刀柄,C、D型为手动换刀刀柄,E、F型为无键连接的对称结构。
图2-15 TSG82工具系统
表2-4 弹簧夹头刀柄与接杆和卡簧的各种组合形式及用
表2-5 有扁尾莫氏锥孔刀柄与其接杆、刃具的各种组合形式及用途
图2-16 HSK刀柄结构及与主轴的连接
图2-17 HSK刀柄的六种类型
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