加工中心培训教材

加工中心培训教材（基本理论和工艺）

一、数控机床刀柄标准及种类

目前，数控铣床和镗铣加工中心使用最多的仍是7∶24工具锥柄。但在高速加工

机床上，1∶10空心短锥柄的使用正日益增多。

手动换刀用7∶24工具锥柄的常见标准有国家标准GB3837.3－83和国际标准ISO 297－82，以及机械行业标准JB3381.1－83。

1∶10空心工具锥柄目前已有国家标准GB19449.1－2004“带有法兰接触面的空心圆锥接口第1部分：柄部-尺寸”。它等同采用了国际标准ISO12164－1：2001的内容。原德国标准DIN69893－1：1996已被新的标准DIN69873－1：2003代替，新的德国标准也等同采用了国际标准ISO12164－1：2001的内容。其它常见结构的1∶10工具锥柄基本采用企业标准，具有垄断性，如美国肯纳公司的KM型系列、瑞典山特维克公司的Capto系列、德国瓦尔特公司的NOVEX系列等。

自动换刀机床用7∶24工具锥柄的中国国家标准GB10944－89是参照采用国际标准ISO7388/1：1983制定的，除对极个别项目数据进行了圆整（如尾部螺纹底孔深度13）或未规定数据（如法兰上的键槽根底倒角）外，其它数据完全相同。而国际标准ISO7388/1：1983又是参照德国标准DIN69871－1的A型工具锥柄制定的，所以这三个标准的外形尺寸相同。在国内，其工具锥柄的代号为“JT”。其特征是：法兰厚度较小；有一装刀用的定位缺口；两个端键槽为不对称分布。

自动换刀机床用7∶24工具锥柄在德国标准DIN69871－1中分为A型、AD型和B型三种：A型为螺纹底孔不通的；AD型为螺纹底孔贯通的；B型为法兰端面供水的。而DIN 69871－2则只有C型一种，为双平行法兰、无V型槽的，现在已很少采用。其工具锥柄代号虽然标准中未作规定，但在德国其代号通常称为“SK”。

自动换刀机床用7∶24工具锥柄的日本标准JIS B6339：1998虽已替代了日本工

作机械工业会标准MAS－403：1975，但由于其主要外形尺寸相同，对使用基本没有影响，所以在不少制造商的样本上仍然标注MAS－403标准代号，而未标注JIS B6339。但应注意，这两个标准所用的拉钉是不同的。其工具锥柄代号为“BT”，特征为：法兰

厚度较大；V型槽非对称分布，靠近工作部分一侧；两个端键槽对称分布；端键槽不铣通。

自动换刀机床用7∶24工具锥柄的美国标准AMSE B5.50－1994已替代了ANSI/AMSE

B5.50－1985，同样，由于外形尺寸相同，很多制造商在样本上仍标注ANSI/AMSE

B5.50，或只标注ANSI。其工具锥柄代号虽然标准中未作规定，但通常称为“CAT”，其

特征为：法兰厚度较小；两个端键槽为非对称分布；在一个端键槽的底面上钻有识别

孔，用于刀具定位。其尾部螺纹应为UNC制螺纹，国内制造商为方便用户使用，改为对

应的公制螺纹，其它尺寸不变。

手动换刀用7∶24工具锥柄的中国国家标准GB3837.3－83是等同采用国际标准

ISO297－82制订的，其特征为：法兰上无V型槽，两个端键槽为对称分布，锥柄小端

带圆柱尾，工具锥柄部分的长度较大。在国内，其工具锥柄代号为“ST”。用于通用铣

床。

手动换刀用7∶24工具锥柄的机械行业标准JB3381.1－83是用于无机械手和刀库

的数控铣床的工具锥柄。其特征为：法兰上无V型槽，两个端键槽对称分布，锥柄小端

不带圆柱尾。在国内，其工具锥柄代号也为“ST”，因此很容易与带圆柱尾的7∶24工具

锥柄相互混淆，因此用户在订货时必须说明是否带圆柱尾（哈量集团样本规定为“WST”，

以示区别）。虽然该标准已被国家标准GB10944－89替代，但用户仍有需求，因此建

议在以后的标准修订或制定时，解决该标准的合法性及其工具锥柄代号命名问题。

除带圆柱尾的手动换刀用7∶24工具锥柄不用拉钉外，上述其它7∶24工具锥柄均

需安装拉钉才能使用，其外形尺寸取决于所采用的标准。

国家标准GB10945－89“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”是参照国际标准ISO7388/2－1984制订的，外形尺寸相同，分为A型和B型两种：A型拉钉的拉紧面斜角为15°，用于不带钢球的拉紧装置，代号为“LDA”；B型拉钉的拉

紧面斜角为45°，用于带钢球的拉紧装置，代号为“LDB”。二者均带贯通孔，用于冷却

液流通。

德国标准DIN6988－1987的拉钉有A型和B型两种，A型带贯通孔；B型不带贯通孔，但有密封圈用环形槽，以防止冷却液从尾部泄漏。两种拉钉的拉紧面斜角均为15°，

用于不带钢球的拉紧装置。

日本标准JIS B6339：1998的拉钉只有一种型式，拉钉的拉紧面斜角为15°，用

于不带钢球的拉紧装置，代号为“xxP”。日本工作机械工业会标准MAS－403的拉钉则有

Ⅰ型和Ⅱ型两种：Ⅰ型拉钉的拉紧面斜角为30°，用于不带钢球的拉紧装置；Ⅱ型拉

钉的拉紧面斜角为45°，用于带钢球的拉紧装置。使用时应注意，这两种拉钉的头部

长度比JIS B6339：1998标准的拉钉头部直径小，颈部长度长，其代号为“PxxT”。

美国标准AMSE B5.50－1994的拉钉只有一种型式，拉钉的拉紧面斜角为45°，且

凸缘与螺纹之间无定心圆柱。螺纹应为UNC制螺纹，国内制造商为方便用户使用，也改

为对应的公制螺纹，其它尺寸不变。

1∶10空心短圆锥柄的国际标准ISO12164－1：2001基本采用了德国标准DIN 69873－1的方案。主要不同之处是：将柄部锥度由1∶10改为1∶9.98，以确保锥柄与

安装孔配合时大端直径先接触；只规定了大端直径的理论正确尺寸，取消了大、小端

直径及其公差；取消了大、小端直径间的距离尺寸；改变了尾部端键槽倒圆角的标注

方法；在规范性附录中规定了锥柄与法兰端面的空刀槽的型式和尺寸；在资料性附录

中建议了平衡区域。遗憾的是没有规定锥柄的锥度公差和大端直径公差。它分为A型和

C型两种：A型用于自动或手动换刀；C型只能用于手动换刀。由于采用锥面和端面双重

定位，轴向和径向定位精度较高；通过尾端的键与锥面、端面的摩擦传递扭矩大；锥

柄长度短、重量轻、换刀快；由于适合高速机床使用，因此得到迅速推广。

虽然美国肯纳公司的KM型1∶10空心短圆锥柄出现较早，但由于存在结构和工艺

缺陷，因此未能被采用为ISO标准，目前在数控车床上应用较多。

瑞典山德维克公司的Capto系列、德国瓦尔特公司的NOVEX系列等属于企业性标准，其应用有一定局限性。

另外，我们的BT刀柄再细分又划分为BT30（40/50）-ER16、BT30（40/50）-

ER25、BT30（40/50）-ER32等等，筒夹（夹心）也随之更改配套使用。

二、刀具补偿原理

1、刀具补偿的定义：

数控机床在加工过程中，是通过控制刀具中心或刀架参考点来实现加工轨迹的。但刀具实际参与切削的部位只是刀尖或刀刃边缘，它们与刀具中心或刀

架参考点之间存在偏差。因此，需要通过数控系统计算偏差值，并将控制对象

由刀具中心或刀架参考点变换到刀尖或刀刃边缘上，以满足加工需要。这种变

换过程就称为刀具补偿。

2、在零件加工过程中，若采用刀具补偿功能，可以大大简化数控加工程序的编写

工作，提高该程序的利用率。主要表现在一下两个方面：

1）由于刀具磨损、更换等原因引起的刀具相关尺寸变化不必重新编写程序，只