新型刀具的识别与刀具技术的发展

  全世界的机械加工厂在生产过程中常常要面对刀具破损问题。识别刀具破损的位置和原因是个难题，而废品、返修、机床停机和延误这些额外因素又进一步降低了生产效率，提高了成本。在面对如此的难题之下，与刀具相关的技术也与刀具技术一起在科技进步推动下取得了新的进展。
 
一.新型刀具识别技术与方法介绍

    使用刀具破损检测系统后，可以提高生产率和利润率，使废品、返修和机床停机成为历史。传统的非接触式刀具破损检测系统根据激光光束是否被遮挡来判断刀具是否正常：被遮挡时，表明刀具正常；未被遮挡时，表明刀具破损。TRS1与之不同。它比其他刀具破损检测系统更具优势，因为它不仅仅检查光强度的变化。这种新型刀具识别技术能够区分刀具、冷却液和切屑，而且在实际加工条件下，速度快，性能可靠。Renishaw公司的这一新型系统将激光光束发射到刀具上，并监控反射回来的散射光，以确定刀具是否破损。这一识别过程能够确保在加工循环开始或结束时快速检测每一个刀具。TRS1是一个含有激光光源和检测电子器件的一体化系统，可安装在加工区域之外，不仅能够防止受到碰撞，同时还节省了宝贵的加工空间。TRS1可以安装在机床的任何刚性表面上，因为它与刀具之间的相对位置并不重要。由于无需与机床轴线精确对准，因此系统设定简单快捷。TRS1系统是一种具有卓越性价比、速度快、性能可靠的单侧式装置，能够检测小到f0.5mm的刀具，刀具在激光光束中的停留时间通常约为1秒。TRS1使用Renishaw专门编写的软件，软件随产品提供。 
 
　　刀具的切削不仅取决于刀具本身，还与使用机床、刀具与机床的连接、刀具的刀柄系统、刀具的动平衡、刀具安全监控系统等密切相关。

二.刀具技术发展方向　　

当前主轴与刀具连接技术发展方向是：

　　（1）采用双面定位系统；

　　（2）装夹精度高，夹持刚性好，结构紧凑；

　　（3）刀柄带平衡和减振装置；

　　（4）发展多功能和智能型刀柄。

1高速切削时刀具刀柄系统
　　
    加工中心等数控机床以前一直采用传统的7∶24实心锥柄工具系统，这种刀柄由于只靠锥面结合，刀柄与主轴的联接刚性较低，主轴转速超过10000r/min,联接刚性的不足更为明显。对采用ATC刀柄换刀来说，每次换刀后，刀具的径向尺寸都可能发生变化，存在着重复定位精度低问题。为解决这些问题主要对标准7∶24刀柄进行改进。在HSK刀柄的启发下，近年来出现了7∶24刀柄的新型联接技术，如日本日研公司和大昭和公司分别研制出三处接触（3LOCKSYSTEM）和双面（BIGPLUS）2种7∶24联接刀柄。与标准的7∶24刀柄比较，它们有更高的联接刚性和精度，可用于高速、高效切削，并且还能与现有7∶24刀柄或机床兼容，是7∶24刀柄未来的发展方向，除对标准7∶24刀柄结构进行改造外，目前主要采用新型的HSK刀柄和KM刀柄。

　　HSK刀柄是一种新型的高速锥形刀柄，其接口采用锥面和端面2面同时定位的方式，刀柄为中定，锥体长度较短，有利于实现换刀的轻型化及高速化，由于采用端面定位，完全消除了轴向定位误差，使高速、高精加工成为可能也是我们国内制造厂刀具制造发展方向。高速刀具与主轴的连接技术随着科技进步今后还将得到不断发展，使一些新概念刀柄--HSK、KM、3LOCK、BIGPLUS等刀柄得到进一步改进和完善。

　　
2刀具动平衡技术

　　对高速旋转的刀具还有平衡与安全问题，在高速主轴系统中，任何旋转体的不平衡都会产生离心力，不平衡的刀具或刀柄在高速切削时产生的离心力使机床产生振动，旋转刀具微小的不平衡量，在高速切削时都会造成很大的离心力，刀具不平衡产生的不规则切削力，将导致不规则的磨损，其结果一方面会影响工件的加工精度和表面质量，另一方面会影响主轴轴承和刀具的使用寿命，更主要的是影响高速切削的安全性，所以高速切削需要认真进行刀具的动平衡。

　　目前国外公司根据刀具动平衡的要求开发了专用刀具动平衡仪，德国的HAIMER公司和意大利的CEMB公司推出了立式刀具动平衡仪，都可以实现全自动的刀具动平衡测量。新型动平衡测量仪发展的方向是测量精确高效、操作方便、功能强大。

3刀具刃口钝化的发展

　　目前国外进口的整体刀具或可转位刀片刃口大都进行了刃口的钝化。经钝化后的刀具或刀片刃口微观缺陷彻底清除，有效地增加了刃口强度，其刀具耐用度一般可提高20%至一倍，我国目前只有厦门金鹭特种合金有限公司等少数公司对刀具刃口进行了钝化处理，而其余大部分刀具都未进行钝化处理，耐用度低，刀具消耗费用大，所以刀具刃口的钝化是我国当前刀具制造发展的一个方向。

（赵照）

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