数控机床刀柄系统选择
锥柄标准
主轴锥孔加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。
9 t4 n5 J; Z1 A7 Y P一．7:24锥度的通用刀柄9 `锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS0 7388/1 （国际标准）、MAS BT（日本标准）以及ANSI/ASME（美国标准）。
三维网技NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。
目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。
DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上， IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。
（1）DIN 2080型（简称 NT或ST）DIN 2080是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。
（2） DIN 69871 型（简称JT、 DIN、DAT或DV）DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD 型和 DIN 69871 B型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同三维|cad|机械|汽车|技术|catia|pro/e|ug|inventor|solidedge|solidworks|caxa; p8 K+ y# _9 o; I （3） ISO 7388/1 型（简称 IV或IT）其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4值小于DIN 69871 型刀柄的D4值，所以将ISO 7388/1型刀柄安装在DIN 69871型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1型机床上则有可能会发生干涉。
数控刀具及其选用
一、选择刀具时应考虑的因素 （1）被加工工件的材料类别（黑色金属，有色金属或合金）； （2）工件毛坯的成形方法（铸造，锻造，型材等）； （3）切削加工工艺方法（车，铣，钻，扩，铰，镗，粗加工，半精加工，精加工等）； （4）工件的结构与几何形状，精度，加工余量以及刀具能承受的切削用量等因素； （5）其他因数包括生产条件和生产类型。
数控刀具及选用
1.1 数控机床刀具的特点
数控机床刀具的特点是标准化、系列化、规格化、模块化和通用化。 为了达到高效、多能、快换、经济的目的，对数控机床使用的刀具有如下要求： （1）具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能； （2）高精度、高可靠性和较强的适应性； （3）能够满足高切削速度和大进给量的要求； （4）刀具耐磨性及刀具的使用寿命长，刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜； （5）刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化、标准化，相对主轴要有较高位置精度，转位、拆 装时要求重复定位精度高，安装调整方便。
1.5 常用数控刀具结构
一、整体式刀具结构 整体式刀具是指刀具切削部分和夹持部分为一体式结构的刀具。 制造工艺简单，刀具磨损后可以重新修磨。
二、机夹式刀具结构 机夹式刀具是指刀片在刀体上的定位形式。 机夹式刀具分为机夹可转位刀具和机夹不可转
位刀具。数控机床一般使用标准的机夹可转位刀具。 机夹可转位刀具一般由刀片、刀垫、刀体和刀
1.4 数控机床刀具分类
按照刀具材料可分为：高速钢刀具，硬质合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具和金刚石刀具。 按照刀具结构可分为：整体式，焊接式，机夹式(可转位和不转位)，内冷式和减振式。 按照切削工艺分为：车削刀具，孔加工刀具（如钻头，丝锥和镗刀等），铣削刀具等。 按照数控工具系统的发展可分为：由整体式工具系统向模块式工具系统发展。有利于提高劳动 生产率，提高加工效率，提高产品质量。 标准化数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。
数控机床、刀具和夹具的选择与使用
数控刀具的选择
▪ 刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择 合理是否不仅影响数控机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。 选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容和工件材料等等因 素。
模具制造工艺学
数控机床、刀具和夹具的选择与使用
▪ 数控机床的合理使用 ▪ 1 数控机床的选用原则
▪ 目前，我国生产的数控机床有高档、中档、及经济型3个档次， 经济性数控机床的性能现已有了质的提高，而价格却只有中档数控 的几分之一至十几分之一，应可能选用。
数控机床、刀具和夹具的选择与使用
▪ 数控机床的合理使用 ▪ 2 曲面加工与坐标轴数的选择
1.3 夹具的设计和使用
▪ 对数控机床夹具设计使用的具体要求
3 夹具的设计要方便加工零件的装卸，夹具要能迅速完成零件的 定位、夹紧和拆卸过程。为此，夹具的设计要力求结构简单，整体 性能好，不得有零碎的配件和繁杂的结构。为有效缩短辅助工作时 间，保证装夹的可靠，数控机床夹具常采用气动、液压和偏心夹紧 方式夹紧工件。
切屑缠绕都会影响加工的正常进行，因此，应合理选用断屑槽的形
状、尺寸与切削用量，保证断屑的可靠。
刀柄
▪ 刀柄是加工中心必备的辅助工具，用以将刀具与机床主轴连接 起来。由于加工中心有自动交换刀具的功能，所以刀柄必须满足机 床主轴自动松开和拉紧定位的要求，且能在机械手的夹持下与搬运 下，准确地安装各种切削刀具。
1.3 夹具的设计和使用
▪ 对数控机床夹具设计使用的具体要求
2 为适应数控加工高强度、大切削量的特点，数控夹具的结构应 具备足够的强度与刚度，以避免在振动与装夹力的作用下产生变形； 要避免工件在受强力切削时位置发生错动，数控夹具对工件的夹紧 力就要大一些，为防止过大的夹紧力与较大的切削力使工件产生变 形，夹具的定位点、支撑受力点、夹紧点的选择应慎重。
数控机床刀具选择和合理使用
数控机床刀具选择和合理使用数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。
刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。
数控刀具的分类有多种方法。
根据刀具结构可分为：①整体式;②镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种;③特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。
根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等;③镗削刀具;④铣削刀具等。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。
数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：①刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小;②互换性好，便于快速换刀;③寿命高，切削性能稳定、可靠;④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间;⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除;⑥系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀;铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
CNC标准刀柄及拉钉
CNC刀柄标准加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。
7:24锥度的通用刀柄锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS0 7388/1 （国际标准）、MAS BT（日本标准）以及ANSI/ASME（美国标准）。
NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。
目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。
DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上， IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。
（1）DIN 2080型（简称 NT或ST）DIN 2080是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。
（2） DIN 69871 型（简称JT、 DIN、DAT或DV）DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD型和DIN 69871 B型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同。
（3） ISO 7388/1 型（简称 IV或IT）其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4值小于DIN 69871 型刀柄的D4值，所以将ISO 7388/1型刀柄安装在DIN 69871型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1型机床上则有可能会发生干涉。
（4） MAS BT 型（简称 BT）BT型是日本标准，安装尺寸与 DIN 69871、IS0 7388/1 及ANSI 完全不同，不能换用。
卧式数控车床刀具及切削参数选择
卧式数控车床刀具及切削参数选择目录一机卡车刀的选用 (1)二孔加工刀具的选用 (9)三切断和切槽刀 (12)四螺纹车刀 (13)五刀具材料 (16)六刀具厂商 (17)七刀具干涉图 (18)八刀具允许的最大转动惯量 (19)数控车床刀具系统比卧车复杂。
要求安装数量多，安装可靠，自动换刀，装卸方便迅速还要求切削时间短以提高生产率。
因此普遍采用机卡车刀。
机卡车刀是把压制有合理的几何参数，在一定的切削用量范畴内保证卷屑，断屑并有几个刀刃的刀片，用机械卡固方式装卡在标准刀体上的一种新型刀具。
它避免了硬质合金刀片在焊接中产生的种种不良后果，因此能充分发挥刀片材料原有的切削性能，提高了车刀的耐用度和切削加工的生产率•另外刀体可重复使用，能节约大量制造刀体的钢材•还便于使刀具标准化和集中生产，同一型号刀片的几何形状较一致切削效果稳定•有利于提高零件加工质量，简化了刀具的管理工作•使用时，当刀刃磨损后，只需松开卡紧机构将刀片转一个角度，不必重磨，大大缩短了换刀.磨刀.装刀的辅助时间，而且可以避免刀片由于重磨而造成的缺陷•因此机卡车刀也叫不重磨车刀或可转位车刀。
除不可避免的情况外，为用户选用的都应该是机卡车刀。
一机卡车刀的选用侧重外表面车刀的选用。
内孔车刀大体相同，其特殊性问题另做叙述。
ISO对外表面车刀型号是如下表示的，它是国内外刀具厂商的统一标准。
选刀工作也就是确定型号中的各项内容，按选刀时考虑问题的大体顺序分叙如下：（一）刀片形状的选择：外内表面车刀刀片形状关系车刀类型，它取决于加工部位的形状，是选刀的最重要内容。
它主要涉及刀具的主偏角，刀尖角和有效刃数等。
一般来讲刀尖角愈大刀尖强度愈高，应尽量采用。
但刀尖角小干涉现象少，适用于复杂型面，开挖沟槽及下坡的型面。
刀片形状甚多，某些厂家列出十几种，本厂实际只用过图1所示七种，也正是ISO规定的七种基本类型80°菱型刀片C,目前是我厂选用最多的。
该种刀片刀尖角大小适中，刀片有较好的强度，散热性和耐用度。
数控机床刀具的选择
（2）硬质合金（Cemented Carbide）
1)普通硬质合金
①钨钴类（YG）
WC+Co，强度好，硬度和耐磨性较差， 用于加工脆性材料、有色金属和非金属 材料。常用牌号：YG3、YG6、YG8、 YG6X。数字表示Co的百分含量， Co多 韧性好，用于粗加工； Co少用于精加 工。
2)新型硬质合金 ①钨钛钽（铌）钴类
在YG类中添加 TaC 或 NbC，可提高 高温硬度、强度、耐磨性。用于加工 难切削材料和断续切削。
②通用合金（YW）
在YT类中添加合金，可提高抗 弯强度，冲击韧性，耐热性及高 温强度，抗氧化性等。
（3）新型刀具材料
① 涂层刀具
刀具基体材料上涂一薄层耐磨性 高的难熔金属化合物而得到的刀具材 料.
具 装三面刃铣刀
装面铣刀
M
装有扁尾莫氏锥柄刀具
TQW
倾斜式微调镗刀
XDZ
装直角端铣刀
G C 规格
攻螺纹夹头
TQC
倾斜式粗镗刀
XD
装端铣刀
切内槽工具
TZC
直角形粗镗刀
用数字表示工具的规格，其含义随工具不同而异。有些工具该数字为轮廓尺寸D-L；有些工具 该数字表示应用范围。还有表示其他参数值的，如锥度号等。
②钨钛钴类（YT）
TiC+WC+Co类（YT）：常用牌号有YT5、 YT14、YT15、YT30等。此类硬质合金硬度、 耐磨性、耐热性都明显提高，但韧性、抗冲 击振动性差，主要用于加工钢料,不宜加工脆 性材料。含TiC量多，含Co量少，耐磨性好， 适合精加工；含TiC量少，含Co量多，承受 冲击性能好，适合粗加工。
(新)国内数控机床刀具标准_
国内数控机床刀具标准一．国内应用的数控机床工具柄部及配用拉钉标准１．国家标准GB10944－89《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部40、45和50号圆锥柄》这个国家标准规定的柄部，在型式与尺寸上与国际标准ISO7388／1完全相同。
详见图7.3-1和7.3-1。
与ISO7388／1相比，增加了一些必要的技术要求，标注了表面粗糙度及形位公差，以保证刀柄的制造质量，满足自动加工中刀具的重复换刀精度要求。
它主要应用于镗铣类加工中心机床的各种刀柄。
２．国家标准所规定的拉钉，《自动换刀机床用7:24圆锥工具柄部40、45和50号圆锥柄用拉钉》这个国家标准所规定的拉钉，在型式与尺寸上与ISO7388／Ⅱ相同。
可与前述标准GB10944－89中所规定的柄部配合使用。
３．日本标准JIS B6339-1986《加工中心机床用工具柄部及拉钉》这个标准只适用于日本进口的加工中心机床及过去几年我国的部分机床厂与日本合作设计和生产的加工中心机床。
它是在日本机床工业协会标准MAS403－1982的基础上制订出来的，在日本得到广泛的应用。
我国1985年以后设计的加工中心机床已改用新的国家标准GB10994和GB10945。
４．国家标准GB3837－83《机床工具7:24圆锥联结》这种锥柄主要用于手动换刀数控机床及重型镗铣床等。
二．整体式工具系统标准JB/GQ5010-1983《TSG工具系统型式与尺寸》TSG工具系统中的刀柄,其代号(按1990年国家标准报批稿)由四部分（JT-45-Q32-120）组成，各部分的含义如下：JT-表示工具柄型代码。
45-对圆锥柄表示锥度规格。
Q32-表示工具的规格。
120-表示刀柄的工作长度。
它所表示的工具为：自动换刀机床用7:24圆锥工具柄(GB10944)，锥柄为45号，前部为弹簧夹，最大夹持直径32mm，刀柄工作长度(锥柄大端直径φ57.15mm处到弹簧夹头前端面的距离)为120mm。
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数控机床刀柄系统选择
工具系统的选择是数控机床配置中的重要内容之一，因为工具系统不仅影响数控机床的生产效率，而且直接影响零件的加工质量。
根据数控机床(或加工中心)的性能与数控加工工艺的特点优化刀具与刀柄系统，可以取得事半功倍的效果。
一数控机床常用刀柄的分类
与普通加工方法相比，数控加工对刀具的刚度、精度、耐用度及动平衡性能等方面要求更为严格。
刀具的选择要注重工件的结构与工艺性分析，结合数控机床的加工能力、工件材料及工序内容等因素综合考虑。
数控加工常用刀柄主要分为钻孔刀具刀柄、镗孔刀具刀柄、铣刀类刀柄、螺纹刀具刀柄和直柄刀具类刀柄(立铣刀刀柄和弹簧夹头刀柄)。
二数控机床常用刀柄的选择
1. 刀柄结构形式
数控机床刀具刀柄的结构形式分为整体式与模块式两种。
整体式刀柄其装夹刀具的工作部分与它在机床上安装定位用的柄部是一体的。
这种刀柄对机床与零件的变换适应能力较差。
为适应零件与机床的变换，用户必须储备各种规格的刀柄，因此刀柄的利用率较低。
模块式刀具系统是一种较先进的刀具系统，其每把刀柄都可通过各种系列化的模块组装而成。
针对不同的加工零件和使用机床，采取不同的组装方案，可获得多种刀柄系列，从而提高刀柄的适应能力和利用率。
刀柄结构形式的选择应兼顾技术先进与经济合理：①对一些长期反复使用、不需要拼装的简单刀具以配备整体式刀柄为宜，使工具刚性好，价格便宜(如加工零件外轮廓用的立铣刀刀柄、弹簧夹头刀柄及钻夹头刀柄等)；②在加工孔径、孔深经常变化的多品种、小批量零件时，宜选用模块式刀柄，以取代大量整体式镗刀柄，降低加工成本；③对数控机床较多尤其是机床主轴端部、换刀机械手各不相同时，宜选用模块式刀柄。
由于各机床所用的中间模块(接杆)和工作模块(装刀模块)都可通用，可大大减少设备投资，提高工具利用率。
2.刀柄规格
数控刀具刀柄多数采用7：24 圆锥工具刀柄，并采用相应型式的拉钉拉紧结构与机床主轴相配合。
刀柄有各种规格，常用的有40 号、45 号和50 号。
目前在我国应用较为广泛的有ISO7388-1983、GB10944-1989、MAS403-1982、ANSI/ASME B5.50-1985 等，选择时应考虑刀柄规格与机床主轴、机械手相适应。
3.刀柄的规格数量
整体式的TSG 工具系统包括20 种刀柄，其规格数量多达数百种，用户可根据所加工的典型零件的数控加工工艺来选取刀柄的品种规格，既可满足加工要求又不致造成积压。
考虑到数控机床工作的同时还有一定数量的刀柄处于预调或刀具修磨中，因此通常刀柄的配置数量是所需刀柄的2 ～3 倍。
4.刀具与刀柄的配套
关注刀柄与刀具的匹配，尤其是在选用攻螺纹刀柄时，要注意配用的丝锥传动方头尺寸。
此外，数控机床上选用单刃镗孔刀具可避免退刀时划伤工件，但应注意刀尖相对于刀柄上键槽的位置方向：有的机床要求与键槽方位一致，而有的机床则要求与键槽方位垂直。
5.选用高效和复合刀柄
为提高加工效率，应尽可能选用高效率的刀具和刀柄。
如粗镗孔可选用双刃镗刀刀柄，既可提高加工效率，又有利于减少切削振动；选用强力弹簧夹头不仅可以夹持直柄刀具，也可通过接杆夹持带孔刀具等。
对于批量大、加工复杂的典型工件，应尽可能选用复合刀具。
尽管复合刀具与刀柄价格较为昂贵，但在加工中心上采用复合刀具加工，可把多道工序合并成一道工序、由一把刀具完成，有利于减少加工时间和换刀次数，显著提高生产效率。
对于一些特殊零件还可考虑采用专门设计的复合刀柄。
6. 强化工具系统管理工作
随着数控机床数量增加，刀柄的数量会急剧增多。
一套拥有5～8台数控机床的柔性制造系统，刀柄数量可达1000把以上。
如何使这些刀具得到合理有效的利用，是刀具管理的重点工作。
其内容包括：刀柄采购或补充计划的提出；刀具数据的预调；刀具的调度与保管；刀具寿命情况判断与控制等。
三数控机床刀柄的发展
1. 特殊功能的刀柄
近年来，加工中心上出现了一些特殊功能的刀柄，主要有以下类型。
a. 增速刀柄(增速头)：能实现自动换刀。
如日本NIKKEN公司的NXSE增速头，在机床主轴速度为4000r/min 时，刀具可在0.8s内转速达到20000r/min。
b.多轴刀柄：它能同时加工多个孔，相当于多轴加工头。
多轴与增速刀柄组合使用可构成双功能的多轴增速刀柄。
c. 内冷却刀柄：该刀柄与芯部开有冷却液通道的麻花钻或深孔钻配合使用，利用特殊的供油系统，将高压切削液喷注到切削部位，实现良好的冷却与润滑，并排除切屑。
d.转角刀柄：这种刀柄的头部可作30º、45º、60º、90º等角度旋转，具有五面加工功能。
安装在立式加工中心上，可使立式加工中心具有卧式加工中心的功能，可用于深型腔的底部清角作业。
2.新型高速切削刀柄
随着数控机床高精度高速切削技术的发展，适应高速切削的刀柄系统好得到研制与开发。
如德国OTT 公司的HSK刀柄和美国Kenamental公司的KM刀柄等，其轴向定位精度可达0 .001mm，且在高速旋转下，刀夹锁紧更为牢固，径向跳动不超过5μm。
HSK刀柄是一种典型的1:10 短锥面、锥柄和主轴端面同
时接触的双定位型空心刀柄，其主要特点为：
a.采用锥面、端面过定位的结合形式，能有效地提高工
具系统的连接刚度，且重复定位精度高；
b.采用空心结构和缩短锥部长度，刀柄质量较轻，可缩短换刀移动距离，加快换刀速度，有利于实现高速自动换刀；
c. 采用1:10 锥度，锥柄较短，楔形效果好，有较强的抗扭能力，且能抑制因振动而产生的微量移位；
d.刀柄与主轴间由扩张爪锁紧，转速越高，扩张爪的离心力(扩张力)越大，锁紧力越大，具有良好的高速性能。
e.为提高刀具系统在高速状态下的动平衡精度，可在刀柄上安装自动校正动平衡装置。