【機床商務網欄目 產品評測】CIMT2021展會上，境內外很多刀具廠商都在提供可換頭的刀具。如圖1所示是伊斯卡展出的目前已知最小的可換頭鉆頭，其直徑僅為4mm。而在上一屆的CIMT2019展會上，這一鉆頭的最小直徑還是5mm，這類可換頭刀具是整個頭部一起更換。
 

圖1 小直徑可換鉆頭
 

　　伊斯卡還展出了一種用于高效銑削接近垂直曲面(如葉片)的可換頭錐鼓形球頭銑刀，瓦爾特也展出有類似產品(見圖2)。同時，瓦爾特還展示了一款用于可轉位的刀頭帶減振結構的可換頭銑刀刀桿，如圖3所示。
 

圖2  可換式錐鼓形球頭銑刀(左-伊斯卡；右：瓦爾特)
 

圖3  帶減振結構的可換頭銑刀刀桿
 

　　境內不少廠商也推出了各種可換頭刀具，圖4是株洲鉆石推出的可換式鉆頭。
 

圖4  株鉆可換式鉆頭
 

　　寧波榮科邁特也展出了可換頭的鉆頭(見圖5)，其鉆頭和鉆桿的結合方式類似于住友SMD鉆頭，而鉆尖則較類似于赫爾特(Helter，已被肯納金屬并購)創(chuàng)制的SE鉆尖。
 

圖5  榮科邁特可換式鉆頭
 

　　鋒宜公司展出了QDRILL涂層硬質合金自鎖式可換頭快鉆(見圖6)，分為兩個系列：一是MonoTip系列，加工孔徑范圍Φ8mm-Φ28mm，采用單個刀頭的設計。另一種是MultiTip系列，加工孔徑范圍Φ28mm-Φ55mm，采用一個中心刀頭配合兩片外圓刀片的設計，切削效率高，帶內冷，更換刀頭方式快捷方便。2020年，鋒宜刀具在已有QDRILL系列產品基礎上研發(fā)并生產出FD系列自鎖式涂層硬質合金模塊化快鉆，可用于管板、不銹鋼等特殊領域的加工。
 

圖6 鋒宜QDRILL可換頭快鉆
 

　　勁鋒公司展出了螺紋柄合金銑刀頭(見圖7)，U型槽設計，底齒不過中心，最大限度增加了容屑空間，避免加工中出現(xiàn)崩齒現(xiàn)象。產品具有很強的通用性，可加工模具鋼、不銹鋼、鈦合金、高溫合金等多種材料。刃數(shù)可達6-8刃，切削效率高。采用高品質合金抗振刀桿，具有優(yōu)良的耐磨性能及抗彎強度，可接受各種非標尺寸的刀頭和刀桿定制。
 

圖7 勁鋒螺紋柄合金銑刀頭
 

　　近年來，可換頭刀具(這里主要指旋轉類刀具的可換頭)開始逐漸流行起來，境內外刀具公司都有推出。大體說來，從用途上，大量的可換頭刀具是銑刀和鉆頭，而其中各有一些分類。下面就可換頭刀具結構做進一步分析：
 

　　總體而言，可換頭刀具與可轉位刀具具有類似的特點，如在刀具磨損后更換同規(guī)格刀頭后一般無需重復對刀，減少輔助時間；可更換的刀頭成為獨立的切削模塊，可以方便地更換不同基體材料、幾何參數(shù)及涂層來獲得更理想的切削效果。又有不同于可轉位刀具的特點：可以更換不同功能的切削模塊(刀頭)來改變切削功能，例如立銑刀變換為大進給銑刀或球頭銑刀或如圖2所示的錐鼓形球頭銑刀等；還可以通過更換刀桿來改變刀具懸伸、增加刀桿剛性或柔性、增加刀桿減振能力(如圖3)等。這類可換頭刀具大多通過快速的重新組合來達到改變切削功能或提高切削效率的效果，大多適用于單件小批量的生產模式。
 

　　1.可換頭銑刀
 

　　(1)安裝可轉位刀片的可換頭銑刀
 

　　安裝可轉位刀片的可換頭銑刀出現(xiàn)得比較早，這次參展的瓦爾特刀具是較早推出這類刀具的國外廠商，瓦爾特把這種結構稱為ScrewFit。圖8是ScrewFit系統(tǒng)，其優(yōu)點是刀頭、刀桿技術的發(fā)展都會帶動這類可換頭技術的擴展，而圖3所示的產品即是用ScrewFit連接的可換頭銑刀，圖9則是瓦爾特新開發(fā)的M5130銑刀，同樣配備了ScrewFit結構。
 

圖8  ScrewFit系統(tǒng)
 

圖9  ScrewFit的M5130銑刀
 

　　(2)安裝整體硬質合金刀頭的可換頭銑刀
 

　　另一類廣泛應用的可換頭銑刀的刀頭是整體硬質合金的。一般來說，其直徑比可轉位刀片更小，刀具齒數(shù)更多。
 

　　在CIMT2021展會，瓦爾特依然展出了這一結構的刀具，被稱為ConeFit。其結構原理如圖10所示，圓錐和螺紋大徑能起很好的定位作用，并形成多接觸面的剛性連接。
 

圖10  瓦爾特ConeFit可換頭銑刀的結構
 

　　圖11是伊斯卡的Multi-Master可換頭結構，其刀頭連接部分有一個短的圓錐(圖上紅色部分)，而刀柄相應的孔也是圓錐孔。兩者連接時刀桿產生微量變形以增加連接剛性，并確保端面同時接觸形成剛性連接。
 

圖11伊斯卡Multi-Master可換頭銑刀的結構
 

　　翰默公司展出了與肯納金屬聯(lián)合開發(fā)的Duo-Lock結構(見圖12)。該結構在螺紋之后的圓柱形成第三個接觸面(與瓦爾特的ConeFit異曲同工)，增加了刀頭和刀桿連接副的連接剛性。
 

圖12  翰默展出的Duo-Lock可換頭結構
 

　　與可轉位刀片的可換頭銑刀類似，安裝整體硬質合金刀頭的可換頭銑刀，其優(yōu)點是可以通過更換刀頭和刀桿，滿足更多加工要求。圖2中的兩種錐鼓形球頭銑刀正是如此。圖13是伊斯卡各類可換頭刀具的結構示意圖，其中，鉆頭為可換頭鉆頭，一部分銑刀是安裝有可轉位刀片的可換頭銑刀，而另一部分則是安裝整體硬質合金刀頭的可換頭銑刀。
 

圖13  伊斯卡的可換頭銑刀加工案例
 

　　2. 可換頭鉆頭
 

　　（1）刀片式可換頭鉆頭
 

　　可換頭鉆頭的第一類形式是在鉆頭的頭部開槽，在中間嵌入整個刀片作為切削部分。這種類型的優(yōu)點是結構簡單，裝卸刀片更容易。圖14是萬基萬(YG1)展出的可換頭鉆頭i-one，只需一個普通的花型內六角(Torx)扳手就能裝卸刀頭。據(jù)了解，萬基萬的i-one鉆頭已推出3D/5D/8D三個長度系列。
 

圖14  YG1的可換頭鉆頭i-one
 

　　京瓷的刀片式可換頭鉆頭(魔術鉆DRA)采用了與i-one類似的換頭結構，如圖15a所示。不過，為了改善5倍徑鉆孔時的排屑性能，DRA增加了排屑輔助槽，如圖15b所示。
 

15a  換頭結構
 

15b  排屑輔助槽
 

　　圖15 京瓷的刀片式可換頭鉆頭(魔術鉆DRA)
 

　　圖16為泰珂洛DrillForce-Meister，是一款極具創(chuàng)新的刀片夾緊和更換方式。泰珂洛的DrillForce-Meister在更換刀片時操作非常簡單，只需松開螺釘旋轉3-5次，不需要完全取出刀片螺釘就可以進行刀片的更換(見圖17)。
 

圖16 泰珂洛刀片式可換頭鉆頭DrillForce-Meister
 

圖17  泰珂洛DrillForce-Meister更換刀片
 

　　（2）整頭式可換頭鉆頭
 

　　圖18是特固克整頭式可換頭鉆頭DRILLRUSH。在特固克DRILLRUSH鉆頭的頭部后方有一個凸起的“筋條”，這個凸起的筋條作用是保證鉆頭從所鉆的孔中退出時，鉆頭頭部不從鉆桿上脫落。
 

圖18 特固克整頭式的可換頭鉆頭DRILLRUSH
 

　　泰珂洛的DrillMeister鉆頭(見圖19)與特固克的DRILLRUSH連接結構非常相似。圖20為泰珂洛DrillMeister鉆頭的頭部連接方式，顯示了其受力和定位結構。展會上推出了12×D可換頭鉆頭。
 

圖19  泰珂洛整頭式可換頭鉆頭DrillMeister
 

圖20  泰珂洛DrillMeister的連接結構
 

　　采用類似連接結構的還有與兩者同屬IMC集團的伊斯卡束魔變色龍鉆SUMOCHAM鉆(見圖21)。伊斯卡這款鉆頭的最小直徑僅為4mm，長徑比包含1.5×D、3×D、5×D、8×D和12×D等多個系列。伊斯卡6mm的整頭式可換頭鉆頭長徑比最大可達20×D。
 

圖21  伊斯卡SUMOCHAM鉆
 

　　圖22是京瓷展出的整頭式可換頭鉆頭(魔術鉆RDC)，其換頭結構與肯納金屬的KenTip較類似。
 

圖22 京瓷整頭式可換頭鉆頭(魔術鉆RDC)
 

　　同屬IMC集團的特固克和伊斯卡還展出了3刃整頭式可換頭鉆頭。3刃鉆通常比2刃鉆頭具有更高的加工效率。特固克的3刃整頭式可換頭的鉆頭DrillsFeed3ED如圖23所示，伊斯卡3刃整頭式可換頭鉆頭LOGIQ3CHAM如圖24所示。
 

圖23 特固克3刃整頭式可換頭鉆頭DrillsFeed3ED
 

圖24  伊斯卡3刃整頭式可換頭鉆頭LOGIQ3CHAM
 

　　據(jù)介紹，在鉆削加工中，尤其是鉆深孔時，有效排屑非常重要。僅通過刀頭形狀的先進設計以優(yōu)化切屑成型遠遠不夠，排屑槽還需確保切屑流能順暢排出。一般來講，三個排屑槽的排布會削弱鉆桿強度，在相同直徑下，相比于帶2個排屑槽的鉆頭，其鉆桿剛性更弱。這表現(xiàn)在隨著鉆削深度的增加，有可能發(fā)生沿軸線方向的振動，從而縮短刀具壽命，給孔加工精度及加工表面質量帶來不利影響。因此，3槽鉆頭最大鉆削深度常受限于5倍徑。而LOGIQ3CHAM鉆桿設計有不等螺旋角的螺旋槽，提高了鉆頭的動態(tài)性能，其結果是擴展了3槽鉆削深度的邊界，使其最大鉆削深度可達8倍徑。