緒言

　　21世紀的社會车猬、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)將向著循環(huán)經(jīng)濟型图汪、節(jié)省能源型焰垄、高度信息型迅速變化發(fā)展舞轧。這就將會對機械加工提出更高的要求诬翩。也就意味著加工機器、加工工具也將迅速走向高精度化羞菊、高效率化贫巴，實現(xiàn)高度信息化、智能化暮态，從而適應社會的保護環(huán)境鹦赎、節(jié)省能源的要求。

　　作為加工主體的加工機器误堡，隨著機械要素及NC技術(shù)的發(fā)展高速古话、高精度化得到迅速地普及雏吭。這是因為高速加工不但可以提高加工效率、降低成本陪踩，而且可以提高加工精度杖们，適應以前作為難題的淬火鋼等難削材料的加工。在刃具方面肩狂，硬質(zhì)合金刃具越來越普及摘完，并且適合高速加工的CBN、金剛石刃具傻谁，DLC涂層等也不斷被開發(fā)使用孝治。而刀具裝在加工機器與刃具之間，起著保持刃具的作用审磁。所以高速加工不但要求刃具自身具有良好的剛性谈飒、柔性、動平衡性及操作性态蒂，同時對在與機器主軸連接時的剛性和連接精度隅昌、在保持刃具時的把持力和把持精度及其它各方面都提出了嚴格的要求。以下本文就高速赤蚜、高精度加工時刀具應該具備的條件作一些具體的分析琼护。

　　兩面定位系統(tǒng)

　　首先是刀具與主軸間的連接問題，也就是主軸系統(tǒng)∑ň簦現(xiàn)在市場上最多的仍是7/24的主軸系統(tǒng)菌熬。包括ISO、DIN晚神、BT等都屬于此類舌捡。但如前所述，隨著機械加工的高速化的發(fā)展藐病，這種系統(tǒng)出現(xiàn)了許多的問題:

　　剛性不足-刀柄的法蘭面與主軸端面間有間隙

　　ATC的重復精度不穩(wěn)定-每次自動換刀后，刀具的徑向尺寸都可能發(fā)生變化瞒谱。

　　軸向尺寸不穩(wěn)定-主軸轉(zhuǎn)動時因受離心力的作用而內(nèi)孔增大赏庙，刀具的軸向尺寸發(fā)生變化

　　刀柄錐部較長-不利于快速換刀及機器的小型化

　　針對這些問題，一些刀具廠家及研究機構(gòu)開發(fā)了兩面定位的主軸系統(tǒng)萤榔。也就是使刀柄與主軸內(nèi)孔錐面鸯乃、端面同時貼緊的一種新的連接方式。其中有代表性的是日本大昭和精機(BIG)的BIG-PLUS系統(tǒng)和德國標準的HSK系統(tǒng)跋涣。

　　BIG-PLUS系統(tǒng)的錐度仍是7/24缨睡，其設(shè)計原理是

　　將刀柄裝入主軸時(鎖緊前)端面間的間隙減小(#40:　0.2mm±0.005)。

　　鎖緊后利用主軸內(nèi)孔的彈性膨脹補償此間隙,使刀柄與主軸端面貼緊陈辱。

　　這樣產(chǎn)生的效果是:

　　與主軸的接觸面積增大-剛性增強奖年、振動衰減效果提高细诸。

　　ATC的重復精度提高-端面的矯正作用。

　　軸向尺寸穩(wěn)定-顯示端面的定位作用陋守。

　　因為BIG-PLUS系統(tǒng)的錐度仍是7/24震贵，鎖緊機構(gòu)也一樣，所以它和一般的系統(tǒng)(非兩面定位)之間有互換性水评。這也是BIG-PLUS系統(tǒng)能得到迅速普及的一個原因猩系。

　　HSK系統(tǒng)的錐度是1/10，刀柄中空中燥、短柄寇甸。它的原理也是利用鎖緊力及用主軸內(nèi)孔的彈性膨脹補償初期端面的間隙。只是因為它是中空刀柄疗涉，自身有較大的彈性變形稀渊，可能因為主軸內(nèi)孔的膨脹而刀柄本身也膨脹，所以它對制造時的公差精度的要求相對較松喷围。另外由于它的質(zhì)量小粉越、柄部短，所以有利于高速ATC及機器的小型化码杆。但也正因為它是中空短柄薄罕，所以剛性、強度要受到一定程度的影響磁应。

　　無論如何妆崇，兩面定位系統(tǒng)彌補了普通系統(tǒng)的許多不足，必將成為刀具系統(tǒng)的主流部糠。

　　刀具自身的剛性與動平衡性

　　刀具的剛性一直是機械加工中被重視的主要問題之一猜休。剛性不足會引起刀具的振動或發(fā)生刀具傾斜，影響加工精度提甚、加工效率飞灰。并且因為刀具的振動會加快刃具的磨損，甚至影響刀具及機器的壽命褪储。如果將刀柄桿部近似成一實心圓柱剛體卵渴，那它的剛性與截面直徑的4次方成正比，與柱長的3次方成反比鲤竹。也就是說浪读，一把刀柄在它的質(zhì)量限定后，當然越粗越短剛性便越強辛藻。

　　除此以外碘橘，還可以通過改變其自身結(jié)構(gòu)來增強剛性。比如一般的銑刀夾頭雖然其鎖緊螺母很粗，但螺母底部與刀柄本體之間總有間隙痘拆，使剛性損失很多仰禽。高速加工對刀具的動平衡性也提出很高的要求。這是因為動平衡性不好的刀具在高速轉(zhuǎn)動時受很大的離心力的作用(與不平衡力矩及轉(zhuǎn)速的平方成正比)错负，刀桿發(fā)生彎曲并容易引起振動坟瓢。彈簧夾頭、銑刀刀柄可以通過平衡修正來解決這個問題犹撒。但是如一般帶微調(diào)機構(gòu)的精鏜頭折联，在調(diào)節(jié)加工直徑時鏜頭的重心也在改變，所以就無法通過平衡修正來取得動平衡栈站。

　　最近疟弹，日本大昭和精機推出了一種可以進行自動平衡補償?shù)溺M頭。

　　把持力和把持精度

　　特別是在立銑刀的加工時把持力尤為重要歇刺。因為立銑刀的刀刃都帶有螺旋角福晋，所以加工時切削力在軸向的分力就很大。把持力不足就可能會使刃具(立銑刀)被拉出章慌，影響加工精度逼税，甚至損壞刃具及工件。增強刀柄把持力的方法主要是通過嚴格控制內(nèi)孔的公差恳繁、保證足夠的把持長度并合理地選材惜选、設(shè)計盡量有效地將鎖緊力轉(zhuǎn)換成徑向的把持力。

　　高速加工的深入將意味著硬質(zhì)合金的刃具將取代高速鋼刃具擎骄。這樣刀具的把持精度便成為一個重要的課題且仔。想象一下用三爪鉆夾頭夾持硬質(zhì)合金的鉆頭進行20,000r/min加工的情景:　鉆頭折斷、工件報廢隔屠、生產(chǎn)中斷……

　　刀具的把持精度的重要性還體現(xiàn)在鉸刀的加工中凹蜂。象一些小、深孔的精加工時阁危，鉸刀用得較多玛痊，但如果刀具的把持精度不好，鉸刀前端的跳動很大的話狂打，加工的孔徑肯定會超出公差范圍卿啡，得不到理想的效果。

　　要提高刀具的把持精度菱父，就意味著必須“完全均勻”地把持刃具。如果是彈簧夾頭剑逃，由于它的固定原理是旋緊螺母→壓入套筒→套筒內(nèi)徑縮小→夾緊刃具浙宜，那影響它的把持精度的要素除本體的內(nèi)孔精度、螺紋精度、套筒的外錐面的精度粟瞬，把持孔的精度同仆、以及螺母的螺紋精度以外，螺母與套筒的接觸面的精度裙品、套筒的壓入方式都很重要俗批。

　　信息化、智能化

　　由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化周期日益縮短斩憾，機械加工同樣面臨著“多品種式亥、少批量”的問題。這使得刀具的數(shù)量增加淳习，工件纸藕、刀具的準備時間也增加，影響加工效率钮庆。解決這個問題的方法就是利用IC系統(tǒng)冗炊，自動識別刀具，掌握刃具信息垒某、加工狀況知援，并通過計算機對這些信息進行一元化管理。

　　除此以外慈琼，還有象刃具破損自動報警星自、自動測量孔徑并自動補償?shù)都庵睆降燃夹g(shù)都體現(xiàn)了機械加工的信息化、智能化的發(fā)展偿尘。

　　今后忆某，為了提高高速、高效率加工時的信賴性阔蛉，越來越多的智能型的刀具弃舒、刃具會被開發(fā)使用。

　　結(jié)束語

　　以上主要介紹了高速状原、高精度加工時刀具應該具備的條件聋呢。實際上高速加工不單純是指主軸的轉(zhuǎn)速快，而是指整體的加工時間的短縮颠区。這也關(guān)系到復合加工機的刀具配置問題削锰。環(huán)境保護也是機械加工的一個重要課題，對于刀具來說必須考慮如何適應干式加工或準干式加工毕莱。針對節(jié)約能源的問題器贩，又要求刀具有高效率化(增速刀具、電動朋截、氣動刀具等)和充分的柔性蛹稍。

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