刀具的两个适用性和一个匹配性

158机床

    刀具作为直接或间接安装在机床上，用以完成工件加工任务的工具，我们必须考虑两个适用性和一个协调性。即适用于所选用的机床，适用于所选用的工件，以及与加工任务相匹配。首先是与机床匹配。外形和尺寸的匹配是刀具在机床上能够正确安装的基础。没有这个基础，刀具无法被正确地安装在机床上，因此也就谈不上完成什么加工任务。但是，仅有这一点是不够的。

    刀具在被安装在机床上之后，是需要完成一定的加工任务的。在完成这个加工任务的过程中，需要保证加工精度、需要承受和传递切削力和切削扭距、需要完成切削热的承受、传递和导出，需要考虑有可能的切削废弃物(切屑和料头)甚至是工件的传输，以及现代的刀具参数数字化传递等等。这些任务有些虽然不是常见，确也是刀具可能承担的任务。如果我们能够在选择刀具，考虑刀具与机床的匹配性方面一并考虑，会增加我们解决加工问题的思路。

    保证加工精度、传递切削力和力矩、提供切削液的通道是我们目前在保证外形和尺寸的匹配后，经常会遇到的问题。例如在加工中心上，我们经常使用圆柱形(通常称为直柄)作为夹持方式。那么就圆柱形的刀柄，除典型的完整的圆柱形外，还有一些在圆柱形上增加一些其它要素的变化，如削平型直柄(铣刀按直径分为单削平面和双削平面两种，钻削常见全削平面，都被称为侧压式)，带2°倾斜的斜削平式，带扁尾的直柄(常用于钻头)，带方身的直柄(常用于丝锥和铰刀)等多种方式。就这类刀柄与机床的联结方式来说，只用圆柱部分定位、夹紧的也不在少数。各种压力角的弹簧套系统，强力夹头系统，液压锁紧系统、热膨胀装夹系统、力变形锁紧系统等都是用于锁紧圆柱刀柄的。
    但各种夹持方式各有优点和缺点。就拿最常见的弹簧套系统来说，大的压力角(此处将压力角定义为锥面锁紧的正压力与圆柱轴线的夹角)，即大的锥角代表锁紧行程较短，有利于快速地锁紧与松开，但在相同的锁紧力矩下分解到圆柱面上的正压力较小，由此产生的摩擦力距小，能够抵抗的切削力距也相应比较小，刀具易在刀柄中产生打滑的现象，影响加工过程的平稳性和加工表面质量；同时此类夹头可夹持的刀柄直径变化范围较大，有利于减少弹簧套的库存，优化管理。而小的压力角就相反。小的压力角的弹簧套可夹持的刀柄直径范围较小，夹紧时的锁紧行程较长，不利于快速夹紧与松开，但其夹持精度稍高，夹紧力大，能承受更大的切削载荷。