鏜孔刀

自數(shù)控(NC)技術(shù)問世以來，數(shù)字顯示技術(shù)已在CNC機(jī)床和坐標(biāo)測量機(jī)上大量應(yīng)用。此外，數(shù)顯千分尺、數(shù)顯卡尺等數(shù)顯量具也已得到廣泛使用。但是，數(shù)顯技術(shù)在精密鏜刀上的應(yīng)用卻一直進(jìn)展緩慢，其制約因素主要是鏜孔加工中使用的冷卻液和鏜頭的高速旋轉(zhuǎn)。

過去，在加工中心上進(jìn)行鏜孔加工時必須非常小心，盡量避免四處飛濺的冷卻液進(jìn)入鏜頭數(shù)顯裝置的電子元件中。如今，采用內(nèi)冷卻設(shè)計的新型鏜刀已能較好解決這一問題。由于冷卻液可通過刀具內(nèi)部的通道直接到達(dá)切削部位，從而實(shí)現(xiàn)了冷卻液與鏜頭數(shù)顯裝置的完全隔離。此外，新型數(shù)控鏜刀的外部進(jìn)行了良好密封，可有效防止冷卻液與數(shù)顯裝置中電子元件接觸。

鏜孔與外圓車削加工相比較，工作條件相對較差，主要表現(xiàn)有以下幾個方面：

1. 一般需采用長徑比較大的刀具，刀桿懸伸距離長，致使切削穩(wěn)定性降低，容易產(chǎn)生振動，因此在加工中所選用的切削用量（切削速度、進(jìn)給量、切深）比車外圓時要小，生產(chǎn)效率較低。

2. 鏜刀因在半封閉狀態(tài)下工作，排屑困難，特別是在加工孔徑較小的工件時，切屑易纏繞在刀桿上。

3. 鏜刀在孔內(nèi)加工，操作者看不見刀具實(shí)際的工作情況。

鏜孔模塊化技術(shù)

其產(chǎn)品特點(diǎn)是通過用模塊結(jié)合方式方法將各種功能部件（包括與機(jī)床主軸相連接的主刀柄、接長桿、帶整體連接附件的中間刀柄、加工臂架、夾持刀具的鏜刀頭、各類夾頭、抗振及平衡用附件、鏜刀桿、鏜刀塊、鏜刀片等）結(jié)合起來，構(gòu)成一個完整的刀具刀柄系統(tǒng)。它適應(yīng)鏜孔加工范圍廣，既能實(shí)現(xiàn)大幅度調(diào)整滿足各種尺寸差異較大孔的加工，又能通過微調(diào)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一定加工精度的要求。這套系統(tǒng)功能齊全，結(jié)構(gòu)剛性高，操作簡單方便。它主要用于加工中心，也可用于相適應(yīng)的鏜銑機(jī)床，適合在多品種、小批量柔性化生產(chǎn)線上使用，因可調(diào)適用加工孔徑尺寸范圍廣，可節(jié)省大量刀具及相關(guān)費(fèi)用，是此生產(chǎn)條件下非常理想的鏜孔刀具刀柄系統(tǒng)。

刀柄與機(jī)床的連接

由圖1上部可知，主刀柄與機(jī)床連接主要通過3種標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)形式：

1.按7/24錐柄的DIN69871標(biāo)準(zhǔn)。一般SK刀柄、NT刀柄以及我國的JT刀柄均符合此標(biāo)準(zhǔn)，按此標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的機(jī)床主軸錐孔均可以直接使用。

2.按7/24錐柄的MAS BT標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)廣泛用于日本機(jī)床，許多其他國家機(jī)床主軸錐孔也有按此標(biāo)準(zhǔn)制作的。

3.按DIN69893制成的HSK系統(tǒng)。這是一種除錐面定位外，端面也參與定位的二面約束定位結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。如圖1上部帶缺口的錐形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部是中空的，錐度1/10，錐部長度較短，機(jī)床HSK主軸錐孔可以與之很好的適應(yīng)。

圖1 Swiss Bore鏜孔刀具刀柄各模塊間連接與傳遞轉(zhuǎn)矩動力的基本方式方法圖

□ 可適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)，因高速旋轉(zhuǎn)時錐孔由于離心力而擴(kuò)張，但錐軸可因彈性恢復(fù)而與錐孔緊密接觸；

□ 端面與錐面始終同時定位，安裝剛性高；

□ 重復(fù)定位精度高，一般可控制在0.002mm以內(nèi)；

□ 由于有輔助分離功能，即使在刀具熱膨脹時，也能方便卸下；

□ 冷卻系統(tǒng)完備，有中心供液與端面供液兩種；

因此，HSK系統(tǒng)在現(xiàn)代高效生產(chǎn)加工線中的各種機(jī)床上越來越廣泛地得到應(yīng)用。

圖1中黃色部分表示各類主刀柄的下連接部的剖面形狀，綠色表示主刀柄所連接其他模塊部件上連接部的剖面形狀。鎖緊夾緊螺釘、螺釘斜面使被連接模塊件向上運(yùn)動，使肩面與主刀柄下端面接觸定位；另一定位面是孔與圓柱面，這種連接方式獲得的剛性高。模塊件向上運(yùn)動的同時，其上端壓緊作為冷卻液密封用的O形圈，保證冷卻液不泄漏。主刀柄隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動時的動力與轉(zhuǎn)矩則是通過2個缺圓圓柱銷傳遞給其他模塊部件及刀具。

刀柄與刀具的連接

3種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的主刀柄可直接與204、304、344型帶微調(diào)結(jié)構(gòu)的鏜頭和404、444型雙刃鏜頭相連接，當(dāng)加工深孔或深處孔時也可以先接上164型接柄、184型變徑桿再與微調(diào)鏜頭雙刃鏜頭相連接。微調(diào)鏜頭只有用側(cè)固式夾緊或通過彈簧套夾緊鏜刀桿后才能鏜孔，此法加工孔徑范圍為φ3～φ88.1。通過微調(diào)鏜頭中一個精磨過無側(cè)隙的高精度螺釘來調(diào)整轉(zhuǎn)動標(biāo)尺上的一個刻度，刀尖移動0.005mm，直徑上相當(dāng)于改變了0.01mm。304型與344型微調(diào)鏜頭可裝夾可橫向伸出鏜刀此時可加工孔徑范圍為φ23.5～φ402；亦可裝夾反向鏜刀可加工孔徑范圍為φ37～φ136，以加工工件反面的孔。雙刃鏜頭有主偏角為90°與70°兩種鏜刀塊。雙刃鏜頭由2個鏜刀塊與刀體組成，刀體形狀為梯形短雙面齒條，鏜刀塊背后也是斜面齒條。通過齒條與齒條相嚙合，獲得的安裝剛度很大，尺寸調(diào)整也容易，兩鏜刀塊刀尖在軸向相差0.4，加工時實(shí)行逐次切入。

主刀柄尚可直接或按需通過加接接長桿，可安裝立銑刀、鉆頭、鉸刀甚至面銑刀等工具，完成較小孔及端平面等的加工。

使用254型鏜桿的204型、304型微調(diào)鏜頭可根據(jù)提供的平衡圖表確定平衡砝碼位置，由此改善的平衡度可高達(dá)90%。當(dāng)然更精確的平衡必須通過動平衡儀來進(jìn)行校正，因?yàn)橄嗤牡镀|(zhì)量未必完全一樣。

514、544型HSK主刀柄與144型HSK主刀柄接裝接長554型帶整體連接附件的中間刀柄，可與560型帶安全爪的大直徑加工臂架相連接。加工臂架上若裝上90°或70°的刀片刀架，可鏜φ150～φ655的大孔。有一種90°刀片刀架上帶有微調(diào)裝置，可進(jìn)一步控制保證大孔的精度。通過VKD2型各類接鈑還可加工超大的孔。帶安全爪的大直徑加工臂架上可安裝2個向內(nèi)翻的刀片刀架，用它可以加工φ10～φ465的外圓。

近年來鏜孔刀具的技術(shù)改進(jìn)主要體現(xiàn)在采用數(shù)顯讀數(shù)屏的精密鏜頭

鏜頭的高速旋轉(zhuǎn)、離心力以及鏜頭本身的不平衡都可能引起較大振動，從而損壞靈敏的數(shù)顯裝置。新型鏜頭通過采用一種內(nèi)置平衡機(jī)構(gòu)，可以在高速鏜削時減小或消除有害的振動。目前，帶數(shù)顯讀數(shù)屏的精密鏜頭已能夠用于轉(zhuǎn)速達(dá)16000r/min的高速鏜削加工。

新型鏜頭的數(shù)字顯示屏可直接顯示出鏜刀滑塊的位移量，而不必通過調(diào)刀螺桿的轉(zhuǎn)動量來確定位移量。由于鏜桿直接安裝在鏜刀滑塊上，因此鏜頭的數(shù)顯讀數(shù)值可以真實(shí)反映出鏜刀的位移量，而不會受到螺桿空程誤差的影響。數(shù)顯鏜頭的這一特點(diǎn)使其可以更快速、更精密地調(diào)整鏜孔直徑，并可實(shí)現(xiàn)對加工偏差或刀具磨損的誤差補(bǔ)償。

大多數(shù)鏜刀都需要通過試切－測量(cut-and-measure)操作來確定其設(shè)定尺寸，即首先對一小部分被加工孔進(jìn)行試切鏜削，然后測量其加工孔徑。通常，這就意味著需要將鏜刀從機(jī)床上卸下來，再安裝到一臺對刀儀上對鏜刀尺寸進(jìn)行微調(diào)修正，以獲得正確的孔徑尺寸。這種預(yù)調(diào)操作之所以必要，是因?yàn)橹苯釉跈C(jī)床上對普通鏜頭的游標(biāo)刻度盤進(jìn)行讀數(shù)和預(yù)調(diào)相當(dāng)困難，但是，這種操作方式可能造成鏜孔尺寸超差或損壞工件。

由于在機(jī)床上安裝鏜刀時難以預(yù)測其刀尖偏差，因此需要采用試切－測量操作來預(yù)調(diào)刀具。如果采用易于讀數(shù)的新型數(shù)顯鏜刀，則可能實(shí)現(xiàn)直接在機(jī)床主軸上對刀具鏜孔直徑進(jìn)行微調(diào)，其尺寸調(diào)整范圍可達(dá)0.0001〃(0.00254mm)。即使因?yàn)闄C(jī)床主軸的進(jìn)刀限制，必須將鏜刀從機(jī)床上卸下來進(jìn)行孔徑尺寸調(diào)整，新型數(shù)顯鏜刀的調(diào)刀過程也更快速、更精確。

詳細(xì)介紹

1采用數(shù)顯讀數(shù)屏的精密鏜頭

自數(shù)控(NC)技術(shù)問世以來，數(shù)字顯示技術(shù)已在CNC機(jī)床和坐標(biāo)測量機(jī)上大量應(yīng)用。此外，數(shù)顯千分尺、數(shù)顯卡尺等數(shù)顯量具也已得到廣泛使用。但是，數(shù)顯技術(shù)在精密鏜刀上的應(yīng)用卻一直進(jìn)展緩慢，其制約因素主要是鏜孔加工中使用的冷卻液和鏜頭的高速旋轉(zhuǎn)。

過去，在加工中心上進(jìn)行鏜孔加工時必須非常小心，盡量避免四處飛濺的冷卻液進(jìn)入鏜頭數(shù)顯裝置的電子元件中。如今，采用內(nèi)冷卻設(shè)計的新型鏜刀已能較好解決這一問題。由于冷卻液可通過刀具內(nèi)部的通道直接到達(dá)切削部位，從而實(shí)現(xiàn)了冷卻液與鏜頭數(shù)顯裝置的完全隔離。此外，新型數(shù)控鏜刀的外部進(jìn)行了良好密封，可有效防止冷卻液與數(shù)顯裝置中的電子元件接觸。

在高速鏜削加工中，鏜頭的高速旋轉(zhuǎn)、離心力以及鏜頭本身的不平衡都可能引起較大振動，從而損壞靈敏的數(shù)顯裝置。新型鏜頭通過采用一種內(nèi)置平衡機(jī)構(gòu)，可以在高速鏜削時減小或消除有害的振動。目前，帶數(shù)顯讀數(shù)屏的精密鏜頭已能夠用于轉(zhuǎn)速達(dá)16000r/min的高速鏜削加工。

新型鏜頭的數(shù)字顯示屏可直接顯示出鏜刀滑塊的位移量，而不必通過調(diào)刀螺桿的轉(zhuǎn)動量來確定位移量。由于鏜桿直接安裝在鏜刀滑塊上，因此鏜頭的數(shù)顯讀數(shù)值可以真實(shí)反映出鏜刀的位移量，而不會受到螺桿空程誤差的影響。數(shù)顯鏜頭的這一特點(diǎn)使其可以更快速、更精密地調(diào)整鏜孔直徑，并可實(shí)現(xiàn)對加工偏差或刀具磨損的誤差補(bǔ)償。

大多數(shù)鏜刀都需要通過試切－測量(cut-and-measure)操作來確定其設(shè)定尺寸，即首先對一小部分被加工孔進(jìn)行試切鏜削，然后測量其加工孔徑。通常，這就意味著需要將鏜刀從機(jī)床上卸下來，再安裝到一臺對刀儀上對鏜刀尺寸進(jìn)行微調(diào)修正，以獲得正確的孔徑尺寸。這種預(yù)調(diào)操作之所以必要，是因?yàn)橹苯釉跈C(jī)床上對普通鏜頭的游標(biāo)刻度盤進(jìn)行讀數(shù)和預(yù)調(diào)相當(dāng)困難，但是，這種操作方式可能造成鏜孔尺寸超差或損壞工件。

由于在機(jī)床上安裝鏜刀時難以預(yù)測其刀尖偏差，因此需要采用試切－測量操作來預(yù)調(diào)刀具。如果采用易于讀數(shù)的新型數(shù)顯鏜刀，則可能實(shí)現(xiàn)直接在機(jī)床主軸上對刀具鏜孔直徑進(jìn)行微調(diào)，其尺寸調(diào)整范圍可達(dá)0.0001〃(0.00254mm)。即使因?yàn)闄C(jī)床主軸的進(jìn)刀限制，必須將鏜刀從機(jī)床上卸下來進(jìn)行孔徑尺寸調(diào)整，新型數(shù)顯鏜刀的調(diào)刀過程也更快速、更精確。