刀具自动化概述
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可能提高刀具的专用化程度，以取得最佳的效益。 在以数控机床、加工中心为主体构成的柔性自动化
加工系统中，为了提高加工的适应性，同时考虑到 加工设备的刀库容量有限，应尽量减少使用专用刀 具，而选用通用标准刀具、刀具标准组合件或模块 式刀具。
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化刀具的装夹机构
工具系统的结构形式：整体式、模块式
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化加工设备的刀具和机床的联接，必须要由与机床主 轴孔相适应的工具柄部、与工具柄部相联接的工具装夹部分和 各种刀具部分来实现。
刀柄与机床主轴连接 刀柄与刀具相连
特点：切削刃多，效率高。
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
带沉孔、带后刀角刀片的刀具：
断屑可靠、切屑流出不受阻碍。
图5—3 带沉孔带后角刀片的钻头
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
接杆：刀柄与夹头的连接
刀具自动化概述(PPT58页)
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自动化刀具的装夹机构
工具系统的分类：
• 镗铣类数控机床用工具系统（简称”TSG”系统）
• 车床类数控机床用工具系统（简称“BTS”系统） 它们都是由与机床主轴孔相适应的工具柄部（刀
柄）、与工具柄部 相联接的工具装夹部分（接杆） 和各种刀具部分组成（夹头）
实心长刀柄，重量大
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
刀柄与机床主轴连接
为了克服BT刀柄仅靠单面定位导致的不利因素，宜采用wenku.baidu.com面
约束过定位——除了刀柄锥面定位，还增加端面定位。
高速切削刀柄
➢HSK刀柄（德国标准） ➢BIG-PLUS刀柄（日本标准）
HSK刀柄采用了锥度1:10的空心短锥柄结构 ，在拉紧力的作用下，中空刀柄弹性变形， 实现锥面（径向）和法兰端面（轴向）双面 定位。
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
可转位刀具：
a) 可转位面铣刀 b) 可转位立铣刀 图5—2 可转位刀具结构
将带有若干个切削刃口及具 有一定几何参数的多边形刀 片，用机械夹固方法加紧在 刀体上的一种刀具。当在使 用过程中一个切削刃磨钝了 后，只要将刀片的夹紧松开 ，转位或更换刀片，使新的 切削刃进入工作位置，再经 夹紧就可以继续使用。
刀具自动化
1
刀具作为机械工艺装备的重要组成部分之一，刀具的自 动化程度将影响整个机械制造系统的先进性。
刀具自动化：是加工设备在切削过程中自动完成 选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。
第一节 刀具的自动装夹 第二节 自动化换刀系统 第三节 排屑自动化
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
类型：分为标准刀具和专用刀具两大类。
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化刀具的装夹机构
数控工具系统的结构形式：整体式、模块式
主要看刀柄 与工作部分 是否分开的
刀柄与各种工作部分组装成不同规 格的工具，以最少的工具库满足不 同零件加工要求。
刀具自动化概述(PPT58页)
不同品种和规格的工作部分都必须 加工出一个能与机床连接的柄部， 使得工具品种繁多、管理不便
标准刀具—又包含通用标准刀具、刀具标准组合件（图5-1）
和模块式刀具等三种形式。
组合成 刀具
组合车刀的优点
a刀体可稳固的固定在刀柄 底部的支撑面上；
b刀头伸出长度短，提高其 刚度；
c能和其它刀具夹头相配、 实现刀具自动更换
图5—1 新型组合车刀
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
选用： 在以自动生产线为代表的刚性自动化生产中，应尽
刀具自动化概述(PPT58页)
BIG-PLUS刀柄是锥度为7:24的双面定位刀
柄。通过拉杆与拉钉，使主轴锥孔弹性
扩张，实现双面定位。
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刀具自动化概述(PPT58页)
刀柄与刀具连接
高速切削的刀柄和刀具的连接方式主要有高精度弹簧夹头、
热缩夹头、高精度液压膨胀夹头。
采用具有一定锥度的锥套（弹簧 夹头）作为夹紧单元，利用拉杆 或螺母使套锥内径缩小而夹紧刀 具。
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀柄与机床主轴连接
优点一，不自锁，拆卸方便
➢BT刀柄（日本标准）：锥度7:24，仅依靠锥面（单面）定位，
通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上。
优点二，只需将锥角加工 到高精度即可保证配合定 心精度高，成本较低，使 用可靠。
缺点，在高速旋转时定位 精度降低，运行不稳定。
自动化刀具的装夹机构
作用：充分发挥自动化加工设备应有的效率，实现 快速自动换刀。 实现刀具与机床的连接
方法：必须要配备一套标准的装夹机构，建立一套 标准的工具系统。 工具系统由刀柄、接杆和夹头组成。
工具系统：是刀具与机床的接口，并力求刀具的刀 柄与接杆实现标准化、系列化、通用化。
刀柄：刀具与机床的连接
选用刀具的原则：
1）为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各 种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀具； 2）应选用机夹可转位刀具的结构； 3）带沉孔、带后角刀片的刀具可优先作为自动化加 工刀具； 4）为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，应 尽可能采用复合刀具。
刀具自动化概述(PPT58页)
复合刀具：多个工序的刀具（同类或不同类）组合到一把 刀上，可以同时加工（一次成型）或按先后顺序加工两个或两 个以上的表面，也可以完成一个表面的多道工步或多道工序加 工。 减少换刀次数，加工效率高
图5—4 侧铣和面铣复合加工刀具
图5—5 钻镗复合的加工刀具
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图5—10 弹簧夹头
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刀柄与刀具连接
高速切削的刀柄和刀具的连接方式主要有高精度弹簧夹头、 热缩夹头、高精度液压膨胀夹头。
利用夹头热胀冷缩的物理原理夹 紧刀具，结构简单，夹紧力大， 动平衡度和回转精度高。
加工系统中，为了提高加工的适应性，同时考虑到 加工设备的刀库容量有限，应尽量减少使用专用刀 具，而选用通用标准刀具、刀具标准组合件或模块 式刀具。
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
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自动化刀具的装夹机构
工具系统的结构形式：整体式、模块式
刀具自动化概述(PPT58页)
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自动化加工设备的刀具和机床的联接，必须要由与机床主 轴孔相适应的工具柄部、与工具柄部相联接的工具装夹部分和 各种刀具部分来实现。
刀柄与机床主轴连接 刀柄与刀具相连
特点：切削刃多，效率高。
刀具自动化概述(PPT58页)
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
带沉孔、带后刀角刀片的刀具：
断屑可靠、切屑流出不受阻碍。
图5—3 带沉孔带后角刀片的钻头
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
接杆：刀柄与夹头的连接
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化刀具的装夹机构
工具系统的分类：
• 镗铣类数控机床用工具系统（简称”TSG”系统）
• 车床类数控机床用工具系统（简称“BTS”系统） 它们都是由与机床主轴孔相适应的工具柄部（刀
柄）、与工具柄部 相联接的工具装夹部分（接杆） 和各种刀具部分组成（夹头）
实心长刀柄，重量大
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
刀柄与机床主轴连接
为了克服BT刀柄仅靠单面定位导致的不利因素，宜采用wenku.baidu.com面
约束过定位——除了刀柄锥面定位，还增加端面定位。
高速切削刀柄
➢HSK刀柄（德国标准） ➢BIG-PLUS刀柄（日本标准）
HSK刀柄采用了锥度1:10的空心短锥柄结构 ，在拉紧力的作用下，中空刀柄弹性变形， 实现锥面（径向）和法兰端面（轴向）双面 定位。
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刀具自动化概述(PPT58页)
一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
可转位刀具：
a) 可转位面铣刀 b) 可转位立铣刀 图5—2 可转位刀具结构
将带有若干个切削刃口及具 有一定几何参数的多边形刀 片，用机械夹固方法加紧在 刀体上的一种刀具。当在使 用过程中一个切削刃磨钝了 后，只要将刀片的夹紧松开 ，转位或更换刀片，使新的 切削刃进入工作位置，再经 夹紧就可以继续使用。
刀具自动化
1
刀具作为机械工艺装备的重要组成部分之一，刀具的自 动化程度将影响整个机械制造系统的先进性。
刀具自动化：是加工设备在切削过程中自动完成 选刀、换刀、对刀、走刀等工作过程。
第一节 刀具的自动装夹 第二节 自动化换刀系统 第三节 排屑自动化
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
类型：分为标准刀具和专用刀具两大类。
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
自动化刀具的装夹机构
数控工具系统的结构形式：整体式、模块式
主要看刀柄 与工作部分 是否分开的
刀柄与各种工作部分组装成不同规 格的工具，以最少的工具库满足不 同零件加工要求。
刀具自动化概述(PPT58页)
不同品种和规格的工作部分都必须 加工出一个能与机床连接的柄部， 使得工具品种繁多、管理不便
标准刀具—又包含通用标准刀具、刀具标准组合件（图5-1）
和模块式刀具等三种形式。
组合成 刀具
组合车刀的优点
a刀体可稳固的固定在刀柄 底部的支撑面上；
b刀头伸出长度短，提高其 刚度；
c能和其它刀具夹头相配、 实现刀具自动更换
图5—1 新型组合车刀
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一、刀具的自动装夹
自动化刀具的类型及选用
选用： 在以自动生产线为代表的刚性自动化生产中，应尽
刀具自动化概述(PPT58页)
BIG-PLUS刀柄是锥度为7:24的双面定位刀
柄。通过拉杆与拉钉，使主轴锥孔弹性
扩张，实现双面定位。
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刀柄与刀具连接
高速切削的刀柄和刀具的连接方式主要有高精度弹簧夹头、
热缩夹头、高精度液压膨胀夹头。
采用具有一定锥度的锥套（弹簧 夹头）作为夹紧单元，利用拉杆 或螺母使套锥内径缩小而夹紧刀 具。
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀具自动化概述(PPT58页)
刀柄与机床主轴连接
优点一，不自锁，拆卸方便
➢BT刀柄（日本标准）：锥度7:24，仅依靠锥面（单面）定位，
通过拉钉和主轴内的拉刀装置固定在主轴上。
优点二，只需将锥角加工 到高精度即可保证配合定 心精度高，成本较低，使 用可靠。
缺点，在高速旋转时定位 精度降低，运行不稳定。
自动化刀具的装夹机构
作用：充分发挥自动化加工设备应有的效率，实现 快速自动换刀。 实现刀具与机床的连接
方法：必须要配备一套标准的装夹机构，建立一套 标准的工具系统。 工具系统由刀柄、接杆和夹头组成。
工具系统：是刀具与机床的接口，并力求刀具的刀 柄与接杆实现标准化、系列化、通用化。
刀柄：刀具与机床的连接
选用刀具的原则：
1）为了提高刀具的耐用度和可靠性，应尽量选用各 种高性能、高效率、长寿命的刀具材料制成的刀具； 2）应选用机夹可转位刀具的结构； 3）带沉孔、带后角刀片的刀具可优先作为自动化加 工刀具； 4）为了集中工序，提高生产率及保证加工精度，应 尽可能采用复合刀具。
刀具自动化概述(PPT58页)
复合刀具：多个工序的刀具（同类或不同类）组合到一把 刀上，可以同时加工（一次成型）或按先后顺序加工两个或两 个以上的表面，也可以完成一个表面的多道工步或多道工序加 工。 减少换刀次数，加工效率高
图5—4 侧铣和面铣复合加工刀具
图5—5 钻镗复合的加工刀具
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刀具自动化概述(PPT58页)
刀具自动化概述(PPT58页)
图5—10 弹簧夹头
刀具自动化概述(PPT58页)
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刀柄与刀具连接
高速切削的刀柄和刀具的连接方式主要有高精度弹簧夹头、 热缩夹头、高精度液压膨胀夹头。
利用夹头热胀冷缩的物理原理夹 紧刀具，结构简单，夹紧力大， 动平衡度和回转精度高。