CIMT2021展會(huì)上，境內(nèi)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(huì)上，這一鉆頭的最小直徑還是5mm，這類可換頭刀具是整個(gè)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(chǎn)品(見圖2)。同時(shí)，瓦爾特還展示了一款用于可轉(zhuǎn)位的刀頭帶減振結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的可換頭銑刀刀桿

　　境內(nèi)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(jié)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(zhì)合金自鎖式可換頭快鉆(見圖6)，分為兩個(gè)系列：一是MonoTip系列，加工孔徑范圍Φ8mm-Φ28mm，采用單個(gè)刀頭的設(shè)計(jì)。另一種是MultiTip系列，加工孔徑范圍Φ28mm-Φ55mm，采用一個(gè)中心刀頭配合兩片外圓刀片的設(shè)計(jì)，切削效率高，帶內(nèi)冷，更換刀頭方式快捷方便。2020年，鋒宜刀具在已有QDRILL系列產(chǎn)品基礎(chǔ)上研發(fā)并生產(chǎn)出FD系列自鎖式涂層硬質(zhì)合金模塊化快鉆，可用于管板、不銹鋼等特殊領(lǐng)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(shè)計(jì)，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(chǎn)品具有很強(qiáng)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(dá)6-8刃，切削效率高。采用高品質(zhì)合金抗振刀桿，具有優(yōu)良的耐磨性能及抗彎強(qiáng)度，可接受各種非標(biāo)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(zhuǎn)類刀具的可換頭)開始逐漸流行起來，境內(nèi)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(jié)構(gòu)做進(jìn)一步分析：

　　總體而言，可換頭刀具與可轉(zhuǎn)位刀具具有類似的特點(diǎn)，如在刀具磨損后更換同規(guī)格刀頭后一般無需重復(fù)對刀，減少輔助時(shí)間;可更換的刀頭成為獨(dú)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(zhuǎn)位刀具的特點(diǎn)：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(jìn)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(dá)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(chǎn)模式。

　　1.可換頭銑刀

　　(1)安裝可轉(zhuǎn)位刀片的可換頭銑刀

　　安裝可轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)稱為ScrewFit。圖8是ScrewFit系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是刀頭、刀桿技術(shù)的發(fā)展都會(huì)帶動(dòng)這類可換頭技術(shù)的擴(kuò)展，而圖3所示的產(chǎn)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(jié)構(gòu)。

　　圖8 ScrewFit系統(tǒng)

　　圖9 ScrewFit的M5130銑刀

　　(2)安裝整體硬質(zhì)合金刀頭的可換頭銑刀

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

　　在CIMT2021展會(huì)，瓦爾特依然展出了這一結(jié)構(gòu)的刀具，被稱為ConeFit。其結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)

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

　　圖11伊斯卡Multi-Master可換頭銑刀的結(jié)構(gòu)

　　翰默公司展出了與肯納金屬聯(lián)合開發(fā)的Duo-Lock結(jié)構(gòu)(見圖12)。該結(jié)構(gòu)在螺紋之后的圓柱形成第三個(gè)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(jié)構(gòu)

　　與可轉(zhuǎn)位刀片的可換頭銑刀類似，安裝整體硬質(zhì)合金刀頭的可換頭銑刀，其優(yōu)點(diǎn)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(jié)構(gòu)示意圖，其中，鉆頭為可換頭鉆頭，一部分銑刀是安裝有可轉(zhuǎn)位刀片的可換頭銑刀，而另一部分則是安裝整體硬質(zhì)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(gè)刀片作為切削部分。這種類型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)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(gè)普通的花型內(nèi)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(gè)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(shù)鉆DRA)采用了與i-one類似的換頭結(jié)構(gòu)，如圖15a所示。不過，為了改善5倍徑鉆孔時(shí)的排屑性能，DRA增加了排屑輔助槽，如圖15b所示。

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　　圖15 京瓷的刀片式可換頭鉆頭(魔術(shù)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(shí)操作非常簡單，只需松開螺釘旋轉(zhuǎn)3-5次，不需要完全取出刀片螺釘就可以進(jìn)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(gè)凸起的“筋條”，這個(gè)凸起的筋條作用是保證鉆頭從所鉆的孔中退出時(shí)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。展會(huì)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(jié)構(gòu)

　　采用類似連接結(jié)構(gòu)的還有與兩者同屬IMC集團(tuán)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(gè)系列。伊斯卡6mm的整頭式可換頭鉆頭長徑比最大可達(dá)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(shù)鉆RDC)，其換頭結(jié)構(gòu)與肯納金屬的KenTip較類似。

　　圖22 京瓷整頭式可換頭鉆頭(魔術(shù)鉆RDC)

　　同屬IMC集團(tuán)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(shí)，有效排屑非常重要。僅通過刀頭形狀的先進(jìn)設(shè)計(jì)以優(yōu)化切屑成型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，排屑槽還需確保切屑流能順暢排出。一般來講，三個(gè)排屑槽的排布會(huì)削弱鉆桿強(qiáng)度，在相同直徑下，相比于帶2個(gè)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(dòng)，從而縮短刀具壽命，給孔加工精度及加工表面質(zhì)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(shè)計(jì)有不等螺旋角的螺旋槽，提高了鉆頭的動(dòng)態(tài)性能，其結(jié)果是擴(kuò)展了3槽鉆削深度的邊界，使其最大鉆削深度可達(dá)8倍徑。

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