數(shù)控刀具及其工具系統(tǒng)課件

第十三章數(shù)控刀具及其工具系統(tǒng)1a第十三章數(shù)控刀具及其工具系統(tǒng)1a進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，國際生產(chǎn)工程的最大特點(diǎn)之一是計算機(jī)控制的自動化加工技術(shù)高速度發(fā)展。工具生產(chǎn)者的業(yè)務(wù)范圍由過去單純的刀具生產(chǎn)擴(kuò)展為工具系統(tǒng)、工具識別系統(tǒng)、刀具狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以及刀具管理系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)以滿足數(shù)控機(jī)床（CNC）、加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）等加工的要求，促使整個自動化加工過程生產(chǎn)效率的提高。13.1自動線刀具2a進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，國際生產(chǎn)工程的最大13.1.1自動線刀具要求1.要求：自動線生產(chǎn)率高、輔助時間少2.特點(diǎn)：1．切削性能穩(wěn)定可靠2．可靠的斷屑和卷屑

3．應(yīng)具有高的精度

4．精確而迅速的調(diào)整

5．快速或自動更換

6．各種必要的刀具工作狀態(tài)檢測裝置

7．復(fù)合程度高

8．標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化

3a13.1.1自動線刀具要求1.要求：自動線生產(chǎn)率高、一、切削性能穩(wěn)定可靠⒈要求：具有高的硬度，足夠的強(qiáng)度和韌性以及較好的耐磨性和熱硬性。2.評價指標(biāo)：1)尺寸耐用度指標(biāo)T2)可靠性指標(biāo)Tp

尺寸耐用度是指刀具在兩次調(diào)整之間所能加工出的符合尺寸精度的合格零件數(shù)量或相應(yīng)的加工時間.規(guī)定可靠度P≥0.9（即90%）時刀具的切削時間如T0.9=1小時，表示刀具耐用度為1小時其可靠性為90%4a一、切削性能穩(wěn)定可靠⒈要求：具有高的硬度，足夠的強(qiáng)度和韌性以二、可靠的斷屑和卷屑

⒈意義：2.方法：不影響刀具的壽命，不妨礙自動線的工作循環(huán)，不妨礙切削液的澆注，不擦傷加工表面，不影響零件的輸送和定位等。

⑴采用斷屑塊和斷屑槽；⑵采用特殊形狀的容屑槽斷屑；⑶有高壓切削液強(qiáng)迫斷屑；⑷利用振動和間斷切削斷屑等。5a二、可靠的斷屑和卷屑⒈意義：2.方法：不影響刀具的壽命，⑴三、應(yīng)具有高的精度1）刀具及其裝夾結(jié)構(gòu)也必須具有很高的精度，能保證在機(jī)床上的安裝精度（通常在0.005mm以內(nèi)）和重復(fù)定位精度。2）刀具切削部分的幾何尺寸變化要小，刀桿和刀片反復(fù)裝卸也應(yīng)能保持精度穩(wěn)定。3）裝刀片的刀桿的加工精度也應(yīng)提高?；蛘哌x用精化刀具，以保證高要求的刀尖位置精度。

四、精確而迅速的調(diào)整為了保證工件尺寸在預(yù)定的公差范圍內(nèi)，必須對刀具及時進(jìn)行調(diào)整。為了減少調(diào)整時間，這種調(diào)整應(yīng)當(dāng)是簡便迅速的。

6a三、應(yīng)具有高的精度1）刀具及其裝夾結(jié)構(gòu)也必須具有很高五、快速或自動更換⒈意義：2.方法：減少因換刀而造成的停機(jī)時間

（1）機(jī)外調(diào)整刀具

（2）采用耐用度計數(shù)器在預(yù)調(diào)室內(nèi)把刀具的相對尺寸調(diào)整好，然后再裝到機(jī)床上，使之能與機(jī)床快速、準(zhǔn)確地接合和脫開，并能適應(yīng)機(jī)械手或機(jī)器人的操作。

按規(guī)定耐用度定時更換刀具(即是在自動線的自動循環(huán)過程中換刀)

3.因此：聯(lián)接刀具的刀柄、刀桿、接桿和裝夾刀頭的刀夾，已發(fā)展成工具系統(tǒng)。7a五、快速或自動更換⒈意義：2.方法：減少因換刀而造成的停機(jī)六、各種必要的刀具工作狀態(tài)檢測裝置

生產(chǎn)過程中往往會由于一些偶然性因素，諸如刀具或刀片、以及工件材料上的一些缺陷造成刀具的突然崩刃或折斷，這時就必須及時報警。⒈意義：2.原理：隨時將刀具狀態(tài)（磨損或破損）的監(jiān)測結(jié)果輸入計算機(jī)，及時發(fā)出調(diào)整或更換刀具的指令，以保證工作循環(huán)的正常進(jìn)行與加工質(zhì)量該裝置的性能必須穩(wěn)定可靠，防止意外事故，避免不必要的損失。

3.要求：8a六、各種必要的刀具工作狀態(tài)檢測裝置生產(chǎn)過程中往往會七、復(fù)合程度高⒈意義：2.方法：減少刀具數(shù)量，降低刀具管理難度。提高生產(chǎn)效率，保證加工精度。

如鉆-擴(kuò)、擴(kuò)-鉸、擴(kuò)-鏜等

八、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化有利于編排加工程序和刀具的管理

9a七、復(fù)合程度高⒈意義：2.方法：減少刀具數(shù)量，降低13.1.2自動化加工中刀具尺寸的補(bǔ)償方法一、刀具尺寸補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：1）能夠補(bǔ)償由于刀具磨損而造成工件徑向尺寸的變化，刀具材料可充分利用；2）加快調(diào)整速度，大大減少循環(huán)外的時間損耗，提高機(jī)床負(fù)荷率；3）提高調(diào)整精度，從而可大大縮小工件徑向尺寸分布區(qū)；4）對刀具或刀片的制造精度的要求可以降低，從而降低了制造成本；5）如果把測量裝置與補(bǔ)償裝置接合起來，并使其自動化，便可實現(xiàn)刀具的自動補(bǔ)償功能。10a13.1.2自動化加工中刀具尺寸的補(bǔ)償方法一、刀具尺寸二、刀具補(bǔ)償方式的分類：1.位移和變位兩種主要方式

（見表12.1）2.按刀具位移方式補(bǔ)償又可分為四類：1）利用刀具直線運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償，常見于鏜刀和車刀的補(bǔ)償；2）利用刀具擺動，使刀具的刀尖產(chǎn)生徑向微量位移補(bǔ)償，可用于鏜刀的補(bǔ)償；3）利用刀夾彈性變形，使刀具的刀尖產(chǎn)生徑向微量位移來進(jìn)行補(bǔ)償。常用于鏜刀的自動補(bǔ)償；4）利用刀頭張開的方式進(jìn)行微量補(bǔ)償，多用于鉸刀的補(bǔ)償。

11a二、刀具補(bǔ)償方式的分類：1.位移和變位兩種主要方式（見表表12.1刀具補(bǔ)償方式刀具補(bǔ)償方式圖示應(yīng)用刀具移動鏜刀車刀擺動鏜刀位移刀夾變形常用于鏜刀自動補(bǔ)償裝置刀頭張開拉刀鏜桿變位常用于鏜刀自動補(bǔ)償裝置12a表12.1刀具補(bǔ)償方式刀具補(bǔ)償方式圖示應(yīng)用刀具三、尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)在自動化加工中，對于精加工，多采用加工過程中的尺寸控制系統(tǒng)，即尺寸自動誤差補(bǔ)償系統(tǒng)來提高加工精度和刀具耐用度。

所謂尺寸誤差系統(tǒng)，是對加工過程中的工件已加工表面尺寸進(jìn)行自動誤差檢測和處理，使之轉(zhuǎn)化為控制信息，以控制補(bǔ)償執(zhí)行裝置，使刀具按預(yù)定的數(shù)值產(chǎn)生徑向微量位移，以補(bǔ)償?shù)毒吣p等原因所造成工件尺寸的變化，從而提高加工精度。

尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)是由自動測量裝置、控制裝置和補(bǔ)償執(zhí)行裝置三部分組成

1.尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)13a三、尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)在自動化加工中，對于精加工，多采圖12.1車刀尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)圖

14a圖12.1車刀尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)圖14a2.尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)的分類直接補(bǔ)償和間接補(bǔ)償

直接補(bǔ)償：以工件的實測誤差為依據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償來提高加工精度間接補(bǔ)償：僅對機(jī)床執(zhí)行部件的位置坐標(biāo)誤差進(jìn)行補(bǔ)償大部分為間接補(bǔ)償

15a2.尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)的分類直接補(bǔ)償和間接補(bǔ)償直接補(bǔ)償：以工四、尺寸補(bǔ)償執(zhí)行裝置由于尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)都是用于精加工的，補(bǔ)償量又是微量的，要達(dá)到補(bǔ)償?shù)男Ч?，關(guān)鍵在于補(bǔ)償裝置的工作性能。它的基本要求有：

1）能保證補(bǔ)償精度與補(bǔ)償范圍。2）具有良好的頻率響應(yīng)特性和良好的線性與穩(wěn)定性。3）具有足夠的剛度。4）裝置應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，組成的零件盡可能少，所占空間小，以利于裝置的合理布置。5）要防止由于切削液或切屑的干擾所造成的不得影響。6）具有控制簡單、成本低廉的特點(diǎn)。

把刀具安裝在補(bǔ)償執(zhí)行裝置的可動件上，或者把補(bǔ)償運(yùn)動直接傳遞給工件而不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)

實現(xiàn)：16a四、尺寸補(bǔ)償執(zhí)行裝置由于尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)都是用于精加工五、補(bǔ)償執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)1.一種車床加工用補(bǔ)償?shù)都苘嚨?安裝在刀架3上，4為壓電晶體補(bǔ)償元件。這種刀架的補(bǔ)償原理是利用某些壓電晶體的電伸縮特性，在直流電壓（一般為0～300V）作用下，補(bǔ)償元件4伸長，使刀架體3產(chǎn)生彈性變形帶動車刀向左移一個微位移，達(dá)到尺寸補(bǔ)償目的。補(bǔ)償量要根據(jù)所用壓電晶體的電壓和位移關(guān)系而定。

17a五、補(bǔ)償執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)1.一種車床加工用補(bǔ)償?shù)都苘嚨?12.2補(bǔ)償?shù)都?/p>

18a12.2補(bǔ)償?shù)都?8a2.一種鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置鏜刀7利用螺釘10固定在套筒8中，螺釘11用于調(diào)整鏜刀位置。通交流電或脈沖直流電時，壓電晶體管3在每個交流電的正半波（或脈沖直流電的每一個脈沖）時伸長，克服彈性漲套5與壓板6之間的碟形彈簧9的彈力，將固定鏜刀的套筒頂出，使鏜刀獲得徑向微量位移。在每個交流電的負(fù)半波（或脈沖直流電的兩脈沖之間）時，壓電晶體管3縮短。但由于圓柱彈簧1的作用，楔塊2隨時間向左移動,頂緊縮短了的壓電晶體管3，因而鏜刀不會退回，完成補(bǔ)償作用。如果持續(xù)通電，則鏜刀繼續(xù)作徑向微量位移，補(bǔ)償量決定于持續(xù)通電時間。當(dāng)鏜刀已經(jīng)磨損到必須換刀時，則將所有調(diào)整元件重新復(fù)位待用。安裝在絕緣套4內(nèi)的彈簧觸片14壓向壓電晶體管并與之絕緣，另一端用導(dǎo)線使其與裝在鏜桿15外部的插頭12連接起來，此插頭裝入鏜桿中的絕緣螺塞13內(nèi)。導(dǎo)線與彈簧觸片及其與壓電晶體管之間的接觸必須良好。這三者均置于絕緣套中，以保證它們與外部絕緣。

結(jié)構(gòu)簡單和成本低，適應(yīng)于精加工。使用時要特別注意避免污染及切削液的影響。注意19a2.一種鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置鏜刀7利用螺釘10固定圖12.3鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置

20a圖12.3鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置20a12.1.3自動線刀具的更換強(qiáng)制更換不同規(guī)格的刀具以不同的切削用量在工作，其耐用度相差懸殊，按其耐用度的大小進(jìn)行分組，實現(xiàn)分批定期強(qiáng)制更換。各組應(yīng)設(shè)有計算刀具實際工作循環(huán)的計數(shù)器，當(dāng)達(dá)到規(guī)定循環(huán)數(shù)時，便發(fā)出信號，進(jìn)行強(qiáng)制換刀。

強(qiáng)制檢查如果各把刀具的耐用度相差甚大，又難于按組進(jìn)行強(qiáng)制換刀時，最好對它們進(jìn)行強(qiáng)制檢查，調(diào)整工在進(jìn)行檢查刀具的同時要更換已用鈍了的這一組刀具，這樣可以減少刀具破損的危險性。

21a12.1.3自動線刀具的更換強(qiáng)制更換不同規(guī)格更換刀具的基本方式：更換刀片更換刀具更換刀夾更換刀柄22a更換刀具的基本方式：更換刀片更換刀具更換刀夾更換刀柄22a1.更換刀片適用優(yōu)點(diǎn)1）被更換元件小，裝卸輕便。若是可轉(zhuǎn)位刀具，當(dāng)一個切削刃磨損后，只需將刀片轉(zhuǎn)位，由新的一邊切削刃進(jìn)行切削，待幾邊切削刃都磨損后才更換刀片；2）刀體不換，減少了刀體的周轉(zhuǎn)量及制造量；3）換刀精度由刀片精度保證，隨著刀片精度的提高及精密級刀片產(chǎn)量和品種的增加，采用更換刀片的換刀方式就更顯示出優(yōu)越性，因為這時無需作任何調(diào)整。

缺點(diǎn)1）為了保證刀片的互換性及換刀精度，對刀片的質(zhì)量要求較高，各個表面均需磨削，以提高刀片精度和粗糙度等級，從而使制造成本增加；2）由于自動線上布置擁擠，機(jī)床上的工作空間很小,刀片的攜拆裝以及刀片支承面的清理不方便；

用于數(shù)控機(jī)床和自動線上個別工序和多刀加工機(jī)床上

只適用于機(jī)械夾固式刀具（含可轉(zhuǎn)位刀具）23a1.更換刀片適用優(yōu)點(diǎn)1）被更換元件小，裝卸輕便。若是可轉(zhuǎn)位刀2.更換刀具優(yōu)點(diǎn)1）對刀片的精度及粗糙度要求不高，降低了刀片制造成本；2）可在機(jī)外進(jìn)行換刀預(yù)調(diào)，能保證較高的換刀精度；3）換刀簡便迅速。缺點(diǎn)1）對刀體的精度和粗糙度要求較高，刀體須經(jīng)過磨制；2）刀具上備有調(diào)整裝置，刀具制造成本高；3）需有機(jī)外的預(yù)調(diào)裝置。24a2.更換刀具優(yōu)點(diǎn)1）對刀片的精度及粗糙度要求不高，降低了刀片3.更換刀夾適用優(yōu)點(diǎn)1）對刀片和刀體的精度要求都不高；2）可在機(jī)外進(jìn)行更換預(yù)調(diào)，換刀精度很高；3）有利于自動換刀。缺點(diǎn)1）被更換的元件大而笨重，裝卸不方便；2）需專門設(shè)計刀夾，刀夾的制造精度要求較高；3）與更換刀體方式比較，機(jī)外對刀裝置更為復(fù)雜，調(diào)整也比較麻煩；4）影響刀架系統(tǒng)剛性。用于數(shù)控機(jī)床上的自動換刀裝置，也可用于自動線上。

25a3.更換刀夾適用優(yōu)點(diǎn)1）對刀片和刀體的精度要求都不高；缺點(diǎn)14.更換刀柄適用優(yōu)點(diǎn)1）便于采用標(biāo)準(zhǔn)工具；2）同類機(jī)床上的刀柄可以通用，便于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化缺點(diǎn)1）刀具與刀柄的連接往往需用莫氏錐套等中間環(huán)節(jié)，影響刀具的定位精度和剛性；2）需專門的機(jī)外預(yù)調(diào)裝置。廣泛用于數(shù)控機(jī)床及自動線上的銑刀、鏜刀、絲錐以及鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等孔加工刀具的更換。26a4.更換刀柄適用優(yōu)點(diǎn)1）便于采用標(biāo)準(zhǔn)工具；缺點(diǎn)1）刀具與刀柄圖12.4更換刀具的基本方式a)更換刀片b)更換刀具c)更換刀夾d)更換刀柄27a圖12.4更換刀具的基本方式a)更換刀片b)更換刀12.1.4自動化加工中工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)包括加工時所用的一系列刀具及裝夾刀具（已標(biāo)準(zhǔn)化）整體結(jié)構(gòu)工具系統(tǒng)我國用于鏜銑類數(shù)控機(jī)床的工具系統(tǒng)

模塊式工具系統(tǒng)

不同品種和規(guī)格的裝刀部分都必須加工出一個能與機(jī)床相連接的柄部，所以致使工具的規(guī)格、品種繁多。把工具的柄部和工作部分分割開來，制成各種系列化的模塊，然后使用不同規(guī)格的中間模塊，組裝成一套套不同規(guī)格的模塊式工具

第12.2中詳述

代表了工具系統(tǒng)發(fā)展的總趨勢28a12.1.4自動化加工中工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)包括加工時所圖12.5整體結(jié)構(gòu)工具系統(tǒng)

與機(jī)床連接采用錐柄形式。帶有機(jī)械手夾持槽的錐柄代號為JT，柄錐為7:24，

29a圖12.5整體結(jié)構(gòu)工具系統(tǒng)與機(jī)床連接采用錐柄形12.2數(shù)控機(jī)床刀具隨著機(jī)械產(chǎn)品產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷更新，迫使機(jī)床設(shè)備向通用性和靈活性方向發(fā)展，或者說，使機(jī)床設(shè)備具有“柔性”，以適應(yīng)生產(chǎn)對象頻繁變化的需要。數(shù)控機(jī)床就是能滿足這種要求的一種新型設(shè)備。數(shù)控機(jī)床主要用于加工單件、中小批量、形狀復(fù)雜的零件。對于加工批量較大的零件，也正陸續(xù)采用數(shù)控機(jī)床。從發(fā)展的趨勢看，數(shù)控機(jī)床已逐步取代專用機(jī)床用于自動線生產(chǎn)。由于數(shù)控機(jī)床工作的特點(diǎn)，與自動線生產(chǎn)相比，刀具有一些特殊的地方，諸如刀具的存儲，在機(jī)床上的安裝和自動換刀，以及為達(dá)到以上目的而具有的一套刀具柄部標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)等。30a12.2數(shù)控機(jī)床刀具隨著機(jī)械產(chǎn)品產(chǎn)品的形12.2.1數(shù)控機(jī)床刀具的更換近年來，出現(xiàn)了自動換刀的數(shù)控機(jī)床（即多工序數(shù)控機(jī)床，或稱“加工中心“）機(jī)床上的工件一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床自動更換刀具，順序地對工件各個加工表面完成銑、鏜、擴(kuò)孔、鉸孔及攻絲等多種工序加工。

1.轉(zhuǎn)塔頭自動換刀裝置2.刀庫自動換刀裝置3.刀庫、機(jī)械手聯(lián)合動作的自動換刀裝置目前采用最多的一種自動換刀裝置31a12.2.1數(shù)控機(jī)床刀具的更換近年來，出現(xiàn)圖12.6水平轉(zhuǎn)軸自動換刀裝置其工序為：1—粗車外圓，2—鉆孔，3—精車外圓，4—鏜孔，5—外圓切槽，6—內(nèi)孔切槽，7—車螺紋，8—精鏜孔每道工序所使用的是通用刀具。為實現(xiàn)刀具的預(yù)調(diào)和快速裝夾，應(yīng)具有專用刀夾和刀夾與主軸的連接基礎(chǔ)。32a圖12.6水平轉(zhuǎn)軸自動換刀裝置其工序為：圖12.7刀庫自動換刀裝置換刀順序如下：⑴機(jī)床工作臺快速向右移動，工件5從主軸3下面稱開,同時，刀庫1移到主軸下面，使刀庫中的某一個空刀座對準(zhǔn)主軸；⑵主軸箱下降，將用過的刀具2插入刀庫的空刀座中；⑶主軸箱上升，刀庫同時回轉(zhuǎn)，將下一個工步的刀具對準(zhǔn)主軸；⑷主軸箱下降，將下一工步所需刀具插入機(jī)床主軸內(nèi)；⑸主軸箱帶著刀具上升；⑹機(jī)床工作臺快速向左返回，刀庫移開，同時將工件移到主軸下面，整個換刀過程完畢。33a圖12.7刀庫自動換刀裝置換刀順序如下：33a圖12.8機(jī)械手換刀裝置a)換刀過程b)機(jī)械手夾持刀具1─主軸箱；2─刀具；3─機(jī)械手；4─刀庫機(jī)械手3將已切削過的刀具2從主軸中取出，并送回，插入刀座4中，然后從刀庫中取出所需的刀具裝入主軸中。34a圖12.8機(jī)械手換刀裝置a)換刀過程b)機(jī)械手夾12.2.2數(shù)控機(jī)床刀具的工具系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)除了指數(shù)控機(jī)床刀具本身之外，還包括實現(xiàn)刀具快換所必須的定位機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)，抓拿機(jī)械以及刀具的保護(hù)機(jī)構(gòu)等。數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)一般分為兩大類：鏜銑類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)和車床類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)。鏜銑類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)有我國的TSG82工具系統(tǒng)，日本的TMT工具系統(tǒng)等。數(shù)控車床用工具系統(tǒng)主要由兩部分組成，即刀具和刀夾。這種刀具系統(tǒng)一般可將刀具從刀夾中卸下，為自動換刀提供了方便。刀具和刀夾聯(lián)接部分的剛性及精度都很高。這種模塊式刀具若輔以刀具測頭，進(jìn)給力監(jiān)測以及自動換刀裝置，便可實現(xiàn)無人看管，自動加工。35a12.2.2數(shù)控機(jī)床刀具的工具系統(tǒng)數(shù)控機(jī)(一)TMG-10模塊式工具系統(tǒng)各模塊的聯(lián)接采用短圓錐定位，中心螺釘拉緊。屬于這類工具系統(tǒng)的還有德國的Komet公司的ABS工具系統(tǒng)，瑞典Sandvik公司的Varilock工具系統(tǒng)等。如圖12.10一、工具系統(tǒng)舉例36a(一)TMG-10模塊式工具系統(tǒng)各模塊的聯(lián)接采用短圓錐定位，圖12.10模塊結(jié)構(gòu)的工具系統(tǒng)主柄聯(lián)接桿工作頭37a圖12.10模塊結(jié)構(gòu)的工具系統(tǒng)主柄聯(lián)接桿工作頭37a（二）TSG工具系統(tǒng)19世紀(jì)80年代初我國制定了整體式鏜銑類數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)（JB/GQ5010-1983,《TSG82工具系統(tǒng)形式及尺寸》），規(guī)定了各式刀柄、刀桿、接長桿等工具代號、結(jié)構(gòu)、尺寸系，還規(guī)定了與機(jī)床連接采用錐柄形式。1.用于加工中心機(jī)床，帶有機(jī)械手夾持槽的錐柄代號為“JT”，柄部錐度為7:24。錐柄具有定心精度高，剛性好，裝夾方便，機(jī)械手行程短以及和機(jī)床連接部分結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)38a（二）TSG工具系統(tǒng)19世紀(jì)80年代初我國制定2.錐柄與刀具的連接形式主要有錐柄（JT）——直柄接桿（ZB）——刀具（圖12.11a）；錐柄（JT）——錐柄接桿（KH）——刀具（圖12.11b）；錐柄（JT）——帶扁尾的莫氏錐孔刀具（圖12.11c）；錐柄直接連接鏜孔刀具（JT-T）（圖12.11d）。39a2.錐柄與刀具的連接形式主要有錐柄（JT）——直柄接桿（Z圖12.11柄桿與刀具的聯(lián)接40a圖12.11柄桿與刀具的聯(lián)接40a3.工具的尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)JT40—J32—95鏜長桿刀柄，柄部錐度40#，其錐度為7:24，大端直徑φ44.45mm，與接長桿相配合的尺寸為φ32mm，伸出主軸長度為95mm.ZB32—XS16—60三面刃銑刀接長桿，與接長桿刀柄相配合的尺寸為φ32mm，與三面刃銑刀連接部分的直徑為φ16mm，長度60mm。JT40—ZB32—XS16—60工具系統(tǒng)的編號給出了兩個主要信息：若為刀柄，左端給出與機(jī)床主軸連接的規(guī)格和尺寸；右端給出與刀具（或與接長桿）連接的主要尺寸。結(jié)論41a3.工具的尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)JT40—J32—95JT40—圖12.12接長桿與接長桿的配合1—刀柄2—接長桿42a圖12.12接長桿與接長桿的配合1—刀柄2目前我國的加工中心采用TSG整體式工具系統(tǒng)，其柄部有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括16種不同用途的刀柄。車削類工具系統(tǒng)（整體式）

43a目前我國的加工中心采用TSG整體式工具系統(tǒng)，其柄部有直柄（三銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）

模塊式工具系統(tǒng)組成44a銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）模塊式工具系統(tǒng)組成44aTMG21工具系統(tǒng)銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）

45aTMG21工具系統(tǒng)銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）45a常見的刀具庫

可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫46a常見的刀具庫可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫46a常見的刀具庫

可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫47a常見的刀具庫可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫47a常見的刀具庫

可裝32把刀的有臂式刀具庫48a常見的刀具庫可裝32把刀的有臂式刀具庫48a常見的刀具庫

可裝60把刀的刀具庫49a常見的刀具庫可裝60把刀的刀具庫49a（三）TS工具系統(tǒng)（柔性工具系統(tǒng)）圖12.13柔性工具系統(tǒng)切削頭與刀體的連接是依靠一對端齒定位塊5與一個夾頭4來實現(xiàn)的。該端齒塊可保證很高的定位精度（重復(fù)定位精度在±0.002mm以內(nèi)）和可靠地傳遞扭矩。夾頭通過中心拉桿的移動可牢固地夾持住裝于刀體尾部的拉釘2，并將切削頭拉緊在端齒面上。拉桿的移動則是通過螺桿（手動）或液壓馬達(dá)（自動）沿軸向移動拉桿3來實現(xiàn)的。50a（三）TS工具系統(tǒng)（柔性工具系統(tǒng)）圖12.13柔性工具二、刀具尺寸預(yù)調(diào)（一）概述在自動化加工中，為提高調(diào)整精度并避免造成太多的停車時間損失，大多在線外將刀具尺寸調(diào)好，換刀時不需任何附加調(diào)整，即可保證加工出合格的工件尺寸。一般尺寸預(yù)調(diào)包括：車刀徑向、軸向和刀具高度位置的調(diào)整、鏜刀徑向尺寸的調(diào)整以及銑刀與棒狀刀具（如鉆頭）軸向尺寸的調(diào)整。51a二、刀具尺寸預(yù)調(diào)（一）概述在自動化加工中，為提圖12.14所示為一種可預(yù)調(diào)長度尺寸的車刀，在專門的對刀器上對刀。對刀時，先把車刀中的定長桿3壓入刀桿內(nèi)并緊固，使車刀長度稍小于要求值。將車刀置于對刀器（圖12.15）中并定好位，使車刀底面和一個側(cè)面與相應(yīng)對刀器上的兩個基面緊密貼合，并使刀尖接觸對刀器。松開定長桿，使其在彈簧壓力下，自然彈出頂在對刀器的擋壁上，達(dá)到要求預(yù)調(diào)的尺寸，最后擰緊緊固螺釘4。在對刀過程中，應(yīng)壓緊刀桿，使其承受三個分力組成的合力的作用，以保證良好地定位。（二）不同結(jié)構(gòu)的刀具尺寸預(yù)調(diào)裝置1.可預(yù)調(diào)長度尺寸車刀52a圖12.14所示為一種可預(yù)調(diào)長度尺寸的車刀，圖12.14可預(yù)調(diào)長度的車刀53a圖12.14可預(yù)調(diào)長度的車刀53a圖12.15簡易對刀裝置54a圖12.15簡易對刀裝置54a微調(diào)鏜刀的刀尖半徑R和長度L調(diào)整方法如下：將鏜刀桿插入調(diào)刀儀主軸2孔內(nèi)，啟動鎖緊開關(guān)將刀桿鎖緊。用右邊手輪沿水平方向左右移動主軸位置。上、下、左、右移動光屏，在光屏的十字線對準(zhǔn)刀尖，微調(diào)主軸。有光屏上找到刀尖的最高點(diǎn)。應(yīng)注意：此時刀尖的成像尖最為清晰。讀數(shù)時，使光屏的一條十字線對準(zhǔn)游標(biāo)O點(diǎn)，十字線中心瞄準(zhǔn)刀尖的最高點(diǎn)。刀尖半徑尺寸R用光學(xué)讀數(shù)頭讀出，轉(zhuǎn)動讀數(shù)頭上部的滾花手輪，使刻尺的某條刻線成像于光學(xué)讀數(shù)頭的雙狹線正中，即可從讀數(shù)頭中讀出尺寸R的數(shù)值。讀數(shù)頭的最小格值為0.005mm。刀尖的長度尺寸L可從裝在立住3上的標(biāo)尺和游標(biāo)讀出，游標(biāo)最小格值為0.02mm。該儀器還可以用光屏座的刻度和游標(biāo)預(yù)調(diào)刀尖角度，其最小格值為10分。應(yīng)當(dāng)指出：在自動化加工系統(tǒng)中，調(diào)刀儀和計算機(jī)相連，檢測出調(diào)刀的尺寸，直接存入計算機(jī)，便于隨時調(diào)用。2.光學(xué)調(diào)刀儀3.微調(diào)鏜刀它主要用于鏜、銑刀的尺寸預(yù)調(diào)。圖12.16圖12.1755a微調(diào)鏜刀的刀尖半徑R和長度L調(diào)整方法如下：2.光學(xué)調(diào)刀儀3.圖12.16DOGⅠ型光學(xué)測刀儀1—底座2—主軸3—立柱4—投影瞄準(zhǔn)器5—光學(xué)讀數(shù)頭6—機(jī)座56a圖12.16DOGⅠ型光學(xué)測刀儀1—底座2—主軸3圖12.17微調(diào)鏜刀及尺寸預(yù)調(diào)(a)(b)57a圖12.17微調(diào)鏜刀及尺寸預(yù)調(diào)(a)12.2.3數(shù)控機(jī)床刀具的選用原則數(shù)控機(jī)床刀具可分為標(biāo)準(zhǔn)刀具和專用刀具兩大類。應(yīng)盡量減少使用專用刀具，而選用通用標(biāo)準(zhǔn)刀具或刀具標(biāo)準(zhǔn)組合體。數(shù)控機(jī)床上常用的刀具有：可轉(zhuǎn)位車刀，高速鋼麻花鉆，機(jī)夾扁鉆，擴(kuò)孔鉆，鉸刀，鏜刀，立銑刀，面銑刀，絲錐和各種復(fù)合刀具等。刀具的選用與其使用條件、工件材料和尺寸、斷屑情況及刀具和刀片的生產(chǎn)供應(yīng)等許多因素有關(guān)。若選擇合理，不但能發(fā)揮數(shù)控機(jī)床應(yīng)有的效率，而且還能提高加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，刀具的結(jié)構(gòu)型式有時也對工藝方案的擬定起著決定性的作用，必須認(rèn)真對待，綜合考慮。58a12.2.3數(shù)控機(jī)床刀具的選用原則數(shù)控機(jī)選擇原則:1．為了提高刀具的耐用度和可靠性，應(yīng)盡量選用各種高性能，高效率、長壽命的刀具材料制成的刀具，例如各種超硬材料（人造金剛石，立方氮化硼，高性能復(fù)合陶瓷）制成的刀具，即使選用通用的高速鋼（W18Ct4V和W6Mo5Cr4V2）與硬質(zhì)合金刀具時，也應(yīng)盡量選用有涂層的型號。在使用前，刀片須經(jīng)過嚴(yán)格檢驗。2．應(yīng)選用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)行的可轉(zhuǎn)位車刀國家標(biāo)準(zhǔn)(GB5343—85)中規(guī)定的刀具品種，因其刀尖位置精度要求較低，因此只適用于帶有快換刀夾的數(shù)控機(jī)床。因為刀具上刀尖位置的制造誤差，可通過快換刀夾和刀具一起在機(jī)外預(yù)調(diào)時得到補(bǔ)償。如果要求刀具不經(jīng)過預(yù)調(diào)使用，則應(yīng)選用精密級可轉(zhuǎn)位車刀或精化刀具。59a選擇原則:1．為了提高刀具的耐用度和可靠性，應(yīng)盡量選用各種高3．為了集中工序，提高生產(chǎn)率，保證加工精度，應(yīng)盡可能地選用復(fù)合刀具。其中，以孔加工復(fù)合刀具使用最為普遍。4．精加工孔時，可采用鏜孔或鉸孔工藝，由于鏜刀結(jié)構(gòu)簡單，刃磨和調(diào)整方便。因此只要在鏜桿剛度足夠的條件下，應(yīng)盡量采用鏜刀。尤其是當(dāng)孔徑大于80mm時，更宜采用鏜刀加工。5．應(yīng)盡量選用各種高效刀具，如高剛性麻花鉆，鉆擴(kuò)四刃鉆，硬質(zhì)合金單刃鉸刀，精密微調(diào)鏜刀，波形刃立銑刀等。60a3．為了集中工序，提高生產(chǎn)率，保證加工精度，應(yīng)盡可能地選用復(fù)本章主要內(nèi)容是自動線刀具以及數(shù)控機(jī)床刀具。從自動線刀具的要求、自動線刀具的調(diào)整與更換、補(bǔ)償方法、更換、以及自動線刀具系統(tǒng)到數(shù)控機(jī)床刀具的更換、工具系統(tǒng)以及選用原則。進(jìn)而介紹了典型自動加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用。加工設(shè)備的自動化程度越高，對刀具的選用及庫存量的要求也越高。小結(jié)61a本章主要內(nèi)容是自動線刀具以及數(shù)控機(jī)床刀具。從自第十三章數(shù)控刀具及其工具系統(tǒng)62a第十三章數(shù)控刀具及其工具系統(tǒng)1a進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，國際生產(chǎn)工程的最大特點(diǎn)之一是計算機(jī)控制的自動化加工技術(shù)高速度發(fā)展。工具生產(chǎn)者的業(yè)務(wù)范圍由過去單純的刀具生產(chǎn)擴(kuò)展為工具系統(tǒng)、工具識別系統(tǒng)、刀具狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以及刀具管理系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)以滿足數(shù)控機(jī)床（CNC）、加工中心（MC）、柔性制造單元（FMC）和柔性制造系統(tǒng)（FMS）等加工的要求，促使整個自動化加工過程生產(chǎn)效率的提高。13.1自動線刀具63a進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來，國際生產(chǎn)工程的最大13.1.1自動線刀具要求1.要求：自動線生產(chǎn)率高、輔助時間少2.特點(diǎn)：1．切削性能穩(wěn)定可靠2．可靠的斷屑和卷屑

3．應(yīng)具有高的精度

4．精確而迅速的調(diào)整

5．快速或自動更換

6．各種必要的刀具工作狀態(tài)檢測裝置

7．復(fù)合程度高

8．標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化

64a13.1.1自動線刀具要求1.要求：自動線生產(chǎn)率高、一、切削性能穩(wěn)定可靠⒈要求：具有高的硬度，足夠的強(qiáng)度和韌性以及較好的耐磨性和熱硬性。2.評價指標(biāo)：1)尺寸耐用度指標(biāo)T2)可靠性指標(biāo)Tp

尺寸耐用度是指刀具在兩次調(diào)整之間所能加工出的符合尺寸精度的合格零件數(shù)量或相應(yīng)的加工時間.規(guī)定可靠度P≥0.9（即90%）時刀具的切削時間如T0.9=1小時，表示刀具耐用度為1小時其可靠性為90%65a一、切削性能穩(wěn)定可靠⒈要求：具有高的硬度，足夠的強(qiáng)度和韌性以二、可靠的斷屑和卷屑

⒈意義：2.方法：不影響刀具的壽命，不妨礙自動線的工作循環(huán)，不妨礙切削液的澆注，不擦傷加工表面，不影響零件的輸送和定位等。

⑴采用斷屑塊和斷屑槽；⑵采用特殊形狀的容屑槽斷屑；⑶有高壓切削液強(qiáng)迫斷屑；⑷利用振動和間斷切削斷屑等。66a二、可靠的斷屑和卷屑⒈意義：2.方法：不影響刀具的壽命，⑴三、應(yīng)具有高的精度1）刀具及其裝夾結(jié)構(gòu)也必須具有很高的精度，能保證在機(jī)床上的安裝精度（通常在0.005mm以內(nèi)）和重復(fù)定位精度。2）刀具切削部分的幾何尺寸變化要小，刀桿和刀片反復(fù)裝卸也應(yīng)能保持精度穩(wěn)定。3）裝刀片的刀桿的加工精度也應(yīng)提高?；蛘哌x用精化刀具，以保證高要求的刀尖位置精度。

四、精確而迅速的調(diào)整為了保證工件尺寸在預(yù)定的公差范圍內(nèi)，必須對刀具及時進(jìn)行調(diào)整。為了減少調(diào)整時間，這種調(diào)整應(yīng)當(dāng)是簡便迅速的。

67a三、應(yīng)具有高的精度1）刀具及其裝夾結(jié)構(gòu)也必須具有很高五、快速或自動更換⒈意義：2.方法：減少因換刀而造成的停機(jī)時間

（1）機(jī)外調(diào)整刀具

（2）采用耐用度計數(shù)器在預(yù)調(diào)室內(nèi)把刀具的相對尺寸調(diào)整好，然后再裝到機(jī)床上，使之能與機(jī)床快速、準(zhǔn)確地接合和脫開，并能適應(yīng)機(jī)械手或機(jī)器人的操作。

按規(guī)定耐用度定時更換刀具(即是在自動線的自動循環(huán)過程中換刀)

3.因此：聯(lián)接刀具的刀柄、刀桿、接桿和裝夾刀頭的刀夾，已發(fā)展成工具系統(tǒng)。68a五、快速或自動更換⒈意義：2.方法：減少因換刀而造成的停機(jī)六、各種必要的刀具工作狀態(tài)檢測裝置

生產(chǎn)過程中往往會由于一些偶然性因素，諸如刀具或刀片、以及工件材料上的一些缺陷造成刀具的突然崩刃或折斷，這時就必須及時報警。⒈意義：2.原理：隨時將刀具狀態(tài)（磨損或破損）的監(jiān)測結(jié)果輸入計算機(jī)，及時發(fā)出調(diào)整或更換刀具的指令，以保證工作循環(huán)的正常進(jìn)行與加工質(zhì)量該裝置的性能必須穩(wěn)定可靠，防止意外事故，避免不必要的損失。

3.要求：69a六、各種必要的刀具工作狀態(tài)檢測裝置生產(chǎn)過程中往往會七、復(fù)合程度高⒈意義：2.方法：減少刀具數(shù)量，降低刀具管理難度。提高生產(chǎn)效率，保證加工精度。

如鉆-擴(kuò)、擴(kuò)-鉸、擴(kuò)-鏜等

八、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化有利于編排加工程序和刀具的管理

70a七、復(fù)合程度高⒈意義：2.方法：減少刀具數(shù)量，降低13.1.2自動化加工中刀具尺寸的補(bǔ)償方法一、刀具尺寸補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：1）能夠補(bǔ)償由于刀具磨損而造成工件徑向尺寸的變化，刀具材料可充分利用；2）加快調(diào)整速度，大大減少循環(huán)外的時間損耗，提高機(jī)床負(fù)荷率；3）提高調(diào)整精度，從而可大大縮小工件徑向尺寸分布區(qū)；4）對刀具或刀片的制造精度的要求可以降低，從而降低了制造成本；5）如果把測量裝置與補(bǔ)償裝置接合起來，并使其自動化，便可實現(xiàn)刀具的自動補(bǔ)償功能。71a13.1.2自動化加工中刀具尺寸的補(bǔ)償方法一、刀具尺寸二、刀具補(bǔ)償方式的分類：1.位移和變位兩種主要方式

（見表12.1）2.按刀具位移方式補(bǔ)償又可分為四類：1）利用刀具直線運(yùn)動進(jìn)行補(bǔ)償，常見于鏜刀和車刀的補(bǔ)償；2）利用刀具擺動，使刀具的刀尖產(chǎn)生徑向微量位移補(bǔ)償，可用于鏜刀的補(bǔ)償；3）利用刀夾彈性變形，使刀具的刀尖產(chǎn)生徑向微量位移來進(jìn)行補(bǔ)償。常用于鏜刀的自動補(bǔ)償；4）利用刀頭張開的方式進(jìn)行微量補(bǔ)償，多用于鉸刀的補(bǔ)償。

72a二、刀具補(bǔ)償方式的分類：1.位移和變位兩種主要方式（見表表12.1刀具補(bǔ)償方式刀具補(bǔ)償方式圖示應(yīng)用刀具移動鏜刀車刀擺動鏜刀位移刀夾變形常用于鏜刀自動補(bǔ)償裝置刀頭張開拉刀鏜桿變位常用于鏜刀自動補(bǔ)償裝置73a表12.1刀具補(bǔ)償方式刀具補(bǔ)償方式圖示應(yīng)用刀具三、尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)在自動化加工中，對于精加工，多采用加工過程中的尺寸控制系統(tǒng)，即尺寸自動誤差補(bǔ)償系統(tǒng)來提高加工精度和刀具耐用度。

所謂尺寸誤差系統(tǒng)，是對加工過程中的工件已加工表面尺寸進(jìn)行自動誤差檢測和處理，使之轉(zhuǎn)化為控制信息，以控制補(bǔ)償執(zhí)行裝置，使刀具按預(yù)定的數(shù)值產(chǎn)生徑向微量位移，以補(bǔ)償?shù)毒吣p等原因所造成工件尺寸的變化，從而提高加工精度。

尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)是由自動測量裝置、控制裝置和補(bǔ)償執(zhí)行裝置三部分組成

1.尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)74a三、尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)在自動化加工中，對于精加工，多采圖12.1車刀尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)圖

75a圖12.1車刀尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)圖14a2.尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)的分類直接補(bǔ)償和間接補(bǔ)償

直接補(bǔ)償：以工件的實測誤差為依據(jù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償來提高加工精度間接補(bǔ)償：僅對機(jī)床執(zhí)行部件的位置坐標(biāo)誤差進(jìn)行補(bǔ)償大部分為間接補(bǔ)償

76a2.尺寸自動補(bǔ)償系統(tǒng)的分類直接補(bǔ)償和間接補(bǔ)償直接補(bǔ)償：以工四、尺寸補(bǔ)償執(zhí)行裝置由于尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)都是用于精加工的，補(bǔ)償量又是微量的，要達(dá)到補(bǔ)償?shù)男Ч?，關(guān)鍵在于補(bǔ)償裝置的工作性能。它的基本要求有：

1）能保證補(bǔ)償精度與補(bǔ)償范圍。2）具有良好的頻率響應(yīng)特性和良好的線性與穩(wěn)定性。3）具有足夠的剛度。4）裝置應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，組成的零件盡可能少，所占空間小，以利于裝置的合理布置。5）要防止由于切削液或切屑的干擾所造成的不得影響。6）具有控制簡單、成本低廉的特點(diǎn)。

把刀具安裝在補(bǔ)償執(zhí)行裝置的可動件上，或者把補(bǔ)償運(yùn)動直接傳遞給工件而不經(jīng)過中間環(huán)節(jié)

實現(xiàn)：77a四、尺寸補(bǔ)償執(zhí)行裝置由于尺寸補(bǔ)償系統(tǒng)都是用于精加工五、補(bǔ)償執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)1.一種車床加工用補(bǔ)償?shù)都苘嚨?安裝在刀架3上，4為壓電晶體補(bǔ)償元件。這種刀架的補(bǔ)償原理是利用某些壓電晶體的電伸縮特性，在直流電壓（一般為0～300V）作用下，補(bǔ)償元件4伸長，使刀架體3產(chǎn)生彈性變形帶動車刀向左移一個微位移，達(dá)到尺寸補(bǔ)償目的。補(bǔ)償量要根據(jù)所用壓電晶體的電壓和位移關(guān)系而定。

78a五、補(bǔ)償執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)1.一種車床加工用補(bǔ)償?shù)都苘嚨?12.2補(bǔ)償?shù)都?/p>

79a12.2補(bǔ)償?shù)都?8a2.一種鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置鏜刀7利用螺釘10固定在套筒8中，螺釘11用于調(diào)整鏜刀位置。通交流電或脈沖直流電時，壓電晶體管3在每個交流電的正半波（或脈沖直流電的每一個脈沖）時伸長，克服彈性漲套5與壓板6之間的碟形彈簧9的彈力，將固定鏜刀的套筒頂出，使鏜刀獲得徑向微量位移。在每個交流電的負(fù)半波（或脈沖直流電的兩脈沖之間）時，壓電晶體管3縮短。但由于圓柱彈簧1的作用，楔塊2隨時間向左移動,頂緊縮短了的壓電晶體管3，因而鏜刀不會退回，完成補(bǔ)償作用。如果持續(xù)通電，則鏜刀繼續(xù)作徑向微量位移，補(bǔ)償量決定于持續(xù)通電時間。當(dāng)鏜刀已經(jīng)磨損到必須換刀時，則將所有調(diào)整元件重新復(fù)位待用。安裝在絕緣套4內(nèi)的彈簧觸片14壓向壓電晶體管并與之絕緣，另一端用導(dǎo)線使其與裝在鏜桿15外部的插頭12連接起來，此插頭裝入鏜桿中的絕緣螺塞13內(nèi)。導(dǎo)線與彈簧觸片及其與壓電晶體管之間的接觸必須良好。這三者均置于絕緣套中，以保證它們與外部絕緣。

結(jié)構(gòu)簡單和成本低，適應(yīng)于精加工。使用時要特別注意避免污染及切削液的影響。注意80a2.一種鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置鏜刀7利用螺釘10固定圖12.3鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置

81a圖12.3鏜刀壓電晶體補(bǔ)償裝置20a12.1.3自動線刀具的更換強(qiáng)制更換不同規(guī)格的刀具以不同的切削用量在工作，其耐用度相差懸殊，按其耐用度的大小進(jìn)行分組，實現(xiàn)分批定期強(qiáng)制更換。各組應(yīng)設(shè)有計算刀具實際工作循環(huán)的計數(shù)器，當(dāng)達(dá)到規(guī)定循環(huán)數(shù)時，便發(fā)出信號，進(jìn)行強(qiáng)制換刀。

強(qiáng)制檢查如果各把刀具的耐用度相差甚大，又難于按組進(jìn)行強(qiáng)制換刀時，最好對它們進(jìn)行強(qiáng)制檢查，調(diào)整工在進(jìn)行檢查刀具的同時要更換已用鈍了的這一組刀具，這樣可以減少刀具破損的危險性。

82a12.1.3自動線刀具的更換強(qiáng)制更換不同規(guī)格更換刀具的基本方式：更換刀片更換刀具更換刀夾更換刀柄83a更換刀具的基本方式：更換刀片更換刀具更換刀夾更換刀柄22a1.更換刀片適用優(yōu)點(diǎn)1）被更換元件小，裝卸輕便。若是可轉(zhuǎn)位刀具，當(dāng)一個切削刃磨損后，只需將刀片轉(zhuǎn)位，由新的一邊切削刃進(jìn)行切削，待幾邊切削刃都磨損后才更換刀片；2）刀體不換，減少了刀體的周轉(zhuǎn)量及制造量；3）換刀精度由刀片精度保證，隨著刀片精度的提高及精密級刀片產(chǎn)量和品種的增加，采用更換刀片的換刀方式就更顯示出優(yōu)越性，因為這時無需作任何調(diào)整。

缺點(diǎn)1）為了保證刀片的互換性及換刀精度，對刀片的質(zhì)量要求較高，各個表面均需磨削，以提高刀片精度和粗糙度等級，從而使制造成本增加；2）由于自動線上布置擁擠，機(jī)床上的工作空間很小,刀片的攜拆裝以及刀片支承面的清理不方便；

用于數(shù)控機(jī)床和自動線上個別工序和多刀加工機(jī)床上

只適用于機(jī)械夾固式刀具（含可轉(zhuǎn)位刀具）84a1.更換刀片適用優(yōu)點(diǎn)1）被更換元件小，裝卸輕便。若是可轉(zhuǎn)位刀2.更換刀具優(yōu)點(diǎn)1）對刀片的精度及粗糙度要求不高，降低了刀片制造成本；2）可在機(jī)外進(jìn)行換刀預(yù)調(diào)，能保證較高的換刀精度；3）換刀簡便迅速。缺點(diǎn)1）對刀體的精度和粗糙度要求較高，刀體須經(jīng)過磨制；2）刀具上備有調(diào)整裝置，刀具制造成本高；3）需有機(jī)外的預(yù)調(diào)裝置。85a2.更換刀具優(yōu)點(diǎn)1）對刀片的精度及粗糙度要求不高，降低了刀片3.更換刀夾適用優(yōu)點(diǎn)1）對刀片和刀體的精度要求都不高；2）可在機(jī)外進(jìn)行更換預(yù)調(diào)，換刀精度很高；3）有利于自動換刀。缺點(diǎn)1）被更換的元件大而笨重，裝卸不方便；2）需專門設(shè)計刀夾，刀夾的制造精度要求較高；3）與更換刀體方式比較，機(jī)外對刀裝置更為復(fù)雜，調(diào)整也比較麻煩；4）影響刀架系統(tǒng)剛性。用于數(shù)控機(jī)床上的自動換刀裝置，也可用于自動線上。

86a3.更換刀夾適用優(yōu)點(diǎn)1）對刀片和刀體的精度要求都不高；缺點(diǎn)14.更換刀柄適用優(yōu)點(diǎn)1）便于采用標(biāo)準(zhǔn)工具；2）同類機(jī)床上的刀柄可以通用，便于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化缺點(diǎn)1）刀具與刀柄的連接往往需用莫氏錐套等中間環(huán)節(jié)，影響刀具的定位精度和剛性；2）需專門的機(jī)外預(yù)調(diào)裝置。廣泛用于數(shù)控機(jī)床及自動線上的銑刀、鏜刀、絲錐以及鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等孔加工刀具的更換。87a4.更換刀柄適用優(yōu)點(diǎn)1）便于采用標(biāo)準(zhǔn)工具；缺點(diǎn)1）刀具與刀柄圖12.4更換刀具的基本方式a)更換刀片b)更換刀具c)更換刀夾d)更換刀柄88a圖12.4更換刀具的基本方式a)更換刀片b)更換刀12.1.4自動化加工中工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)包括加工時所用的一系列刀具及裝夾刀具（已標(biāo)準(zhǔn)化）整體結(jié)構(gòu)工具系統(tǒng)我國用于鏜銑類數(shù)控機(jī)床的工具系統(tǒng)

模塊式工具系統(tǒng)

不同品種和規(guī)格的裝刀部分都必須加工出一個能與機(jī)床相連接的柄部，所以致使工具的規(guī)格、品種繁多。把工具的柄部和工作部分分割開來，制成各種系列化的模塊，然后使用不同規(guī)格的中間模塊，組裝成一套套不同規(guī)格的模塊式工具

第12.2中詳述

代表了工具系統(tǒng)發(fā)展的總趨勢89a12.1.4自動化加工中工具系統(tǒng)工具系統(tǒng)包括加工時所圖12.5整體結(jié)構(gòu)工具系統(tǒng)

與機(jī)床連接采用錐柄形式。帶有機(jī)械手夾持槽的錐柄代號為JT，柄錐為7:24，

90a圖12.5整體結(jié)構(gòu)工具系統(tǒng)與機(jī)床連接采用錐柄形12.2數(shù)控機(jī)床刀具隨著機(jī)械產(chǎn)品產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷更新，迫使機(jī)床設(shè)備向通用性和靈活性方向發(fā)展，或者說，使機(jī)床設(shè)備具有“柔性”，以適應(yīng)生產(chǎn)對象頻繁變化的需要。數(shù)控機(jī)床就是能滿足這種要求的一種新型設(shè)備。數(shù)控機(jī)床主要用于加工單件、中小批量、形狀復(fù)雜的零件。對于加工批量較大的零件，也正陸續(xù)采用數(shù)控機(jī)床。從發(fā)展的趨勢看，數(shù)控機(jī)床已逐步取代專用機(jī)床用于自動線生產(chǎn)。由于數(shù)控機(jī)床工作的特點(diǎn)，與自動線生產(chǎn)相比，刀具有一些特殊的地方，諸如刀具的存儲，在機(jī)床上的安裝和自動換刀，以及為達(dá)到以上目的而具有的一套刀具柄部標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)等。91a12.2數(shù)控機(jī)床刀具隨著機(jī)械產(chǎn)品產(chǎn)品的形12.2.1數(shù)控機(jī)床刀具的更換近年來，出現(xiàn)了自動換刀的數(shù)控機(jī)床（即多工序數(shù)控機(jī)床，或稱“加工中心“）機(jī)床上的工件一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床自動更換刀具，順序地對工件各個加工表面完成銑、鏜、擴(kuò)孔、鉸孔及攻絲等多種工序加工。

1.轉(zhuǎn)塔頭自動換刀裝置2.刀庫自動換刀裝置3.刀庫、機(jī)械手聯(lián)合動作的自動換刀裝置目前采用最多的一種自動換刀裝置92a12.2.1數(shù)控機(jī)床刀具的更換近年來，出現(xiàn)圖12.6水平轉(zhuǎn)軸自動換刀裝置其工序為：1—粗車外圓，2—鉆孔，3—精車外圓，4—鏜孔，5—外圓切槽，6—內(nèi)孔切槽，7—車螺紋，8—精鏜孔每道工序所使用的是通用刀具。為實現(xiàn)刀具的預(yù)調(diào)和快速裝夾，應(yīng)具有專用刀夾和刀夾與主軸的連接基礎(chǔ)。93a圖12.6水平轉(zhuǎn)軸自動換刀裝置其工序為：圖12.7刀庫自動換刀裝置換刀順序如下：⑴機(jī)床工作臺快速向右移動，工件5從主軸3下面稱開,同時，刀庫1移到主軸下面，使刀庫中的某一個空刀座對準(zhǔn)主軸；⑵主軸箱下降，將用過的刀具2插入刀庫的空刀座中；⑶主軸箱上升，刀庫同時回轉(zhuǎn)，將下一個工步的刀具對準(zhǔn)主軸；⑷主軸箱下降，將下一工步所需刀具插入機(jī)床主軸內(nèi)；⑸主軸箱帶著刀具上升；⑹機(jī)床工作臺快速向左返回，刀庫移開，同時將工件移到主軸下面，整個換刀過程完畢。94a圖12.7刀庫自動換刀裝置換刀順序如下：33a圖12.8機(jī)械手換刀裝置a)換刀過程b)機(jī)械手夾持刀具1─主軸箱；2─刀具；3─機(jī)械手；4─刀庫機(jī)械手3將已切削過的刀具2從主軸中取出，并送回，插入刀座4中，然后從刀庫中取出所需的刀具裝入主軸中。95a圖12.8機(jī)械手換刀裝置a)換刀過程b)機(jī)械手夾12.2.2數(shù)控機(jī)床刀具的工具系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)除了指數(shù)控機(jī)床刀具本身之外，還包括實現(xiàn)刀具快換所必須的定位機(jī)構(gòu)，夾緊機(jī)構(gòu)，抓拿機(jī)械以及刀具的保護(hù)機(jī)構(gòu)等。數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)一般分為兩大類：鏜銑類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)和車床類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)。鏜銑類數(shù)控機(jī)床用工具系統(tǒng)有我國的TSG82工具系統(tǒng)，日本的TMT工具系統(tǒng)等。數(shù)控車床用工具系統(tǒng)主要由兩部分組成，即刀具和刀夾。這種刀具系統(tǒng)一般可將刀具從刀夾中卸下，為自動換刀提供了方便。刀具和刀夾聯(lián)接部分的剛性及精度都很高。這種模塊式刀具若輔以刀具測頭，進(jìn)給力監(jiān)測以及自動換刀裝置，便可實現(xiàn)無人看管，自動加工。96a12.2.2數(shù)控機(jī)床刀具的工具系統(tǒng)數(shù)控機(jī)(一)TMG-10模塊式工具系統(tǒng)各模塊的聯(lián)接采用短圓錐定位，中心螺釘拉緊。屬于這類工具系統(tǒng)的還有德國的Komet公司的ABS工具系統(tǒng)，瑞典Sandvik公司的Varilock工具系統(tǒng)等。如圖12.10一、工具系統(tǒng)舉例97a(一)TMG-10模塊式工具系統(tǒng)各模塊的聯(lián)接采用短圓錐定位，圖12.10模塊結(jié)構(gòu)的工具系統(tǒng)主柄聯(lián)接桿工作頭98a圖12.10模塊結(jié)構(gòu)的工具系統(tǒng)主柄聯(lián)接桿工作頭37a（二）TSG工具系統(tǒng)19世紀(jì)80年代初我國制定了整體式鏜銑類數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)（JB/GQ5010-1983,《TSG82工具系統(tǒng)形式及尺寸》），規(guī)定了各式刀柄、刀桿、接長桿等工具代號、結(jié)構(gòu)、尺寸系，還規(guī)定了與機(jī)床連接采用錐柄形式。1.用于加工中心機(jī)床，帶有機(jī)械手夾持槽的錐柄代號為“JT”，柄部錐度為7:24。錐柄具有定心精度高，剛性好，裝夾方便，機(jī)械手行程短以及和機(jī)床連接部分結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)99a（二）TSG工具系統(tǒng)19世紀(jì)80年代初我國制定2.錐柄與刀具的連接形式主要有錐柄（JT）——直柄接桿（ZB）——刀具（圖12.11a）；錐柄（JT）——錐柄接桿（KH）——刀具（圖12.11b）；錐柄（JT）——帶扁尾的莫氏錐孔刀具（圖12.11c）；錐柄直接連接鏜孔刀具（JT-T）（圖12.11d）。100a2.錐柄與刀具的連接形式主要有錐柄（JT）——直柄接桿（Z圖12.11柄桿與刀具的聯(lián)接101a圖12.11柄桿與刀具的聯(lián)接40a3.工具的尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)JT40—J32—95鏜長桿刀柄，柄部錐度40#，其錐度為7:24，大端直徑φ44.45mm，與接長桿相配合的尺寸為φ32mm，伸出主軸長度為95mm.ZB32—XS16—60三面刃銑刀接長桿，與接長桿刀柄相配合的尺寸為φ32mm，與三面刃銑刀連接部分的直徑為φ16mm，長度60mm。JT40—ZB32—XS16—60工具系統(tǒng)的編號給出了兩個主要信息：若為刀柄，左端給出與機(jī)床主軸連接的規(guī)格和尺寸；右端給出與刀具（或與接長桿）連接的主要尺寸。結(jié)論102a3.工具的尺寸系列標(biāo)準(zhǔn)JT40—J32—95JT40—圖12.12接長桿與接長桿的配合1—刀柄2—接長桿103a圖12.12接長桿與接長桿的配合1—刀柄2目前我國的加工中心采用TSG整體式工具系統(tǒng)，其柄部有直柄（三種規(guī)格）和錐柄（四種規(guī)格）兩種，共包括16種不同用途的刀柄。車削類工具系統(tǒng)（整體式）

104a目前我國的加工中心采用TSG整體式工具系統(tǒng)，其柄部有直柄（三銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）

模塊式工具系統(tǒng)組成105a銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）模塊式工具系統(tǒng)組成44aTMG21工具系統(tǒng)銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）

106aTMG21工具系統(tǒng)銑鏜類工具系統(tǒng)（模塊式）45a常見的刀具庫

可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫107a常見的刀具庫可裝20把刀的無臂式ATC刀具庫46a常見的刀具庫

可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫108a常見的刀具庫可裝24把刀的有臂式ATC刀具庫47a常見的刀具庫

可裝32把刀的有臂式刀具庫109a常見的刀具庫可裝32把刀的有臂式刀具庫48a常見的刀具庫

可裝60把刀的刀具庫110a常見的刀具庫可裝60把刀的刀具庫49a（三）TS工具系統(tǒng)（柔性工具系統(tǒng)）圖12.13柔性工具系統(tǒng)切削頭與刀體的連接是依靠一對端齒定位塊5與一個夾頭4來實現(xiàn)的。該端齒塊可保證很高的定位精度（重復(fù)定位精度在±0.002mm以內(nèi)）和可靠地傳遞扭矩。夾頭通過中心拉桿的移動可牢固地夾持住裝于刀體尾部的拉釘2，并將切削頭拉緊在端齒面上。拉桿的移動則是通過螺桿（手動）或液壓馬達(dá)（自動）沿軸向移動拉桿3來實現(xiàn)的。111a（三）TS工具系統(tǒng)（柔性工具系統(tǒng)）圖12.13柔性工具二、刀具尺寸預(yù)調(diào)（一）概述在自動化加工中，為提高調(diào)整精度并避免造成太多的停車時間損失，大多在線外將刀具尺寸調(diào)好，換刀時不需任何附加調(diào)整，即可保證加工出合格的