刀柄是高速切削加工的一個關(guān)鍵部件,，高速切削用的刀具,，由于刀具旋轉(zhuǎn)速度很高，無論從保證加工精度方面考慮,，還是從操作安全方面考慮,，都對它的裝夾技術(shù)有很高的要求.傳統(tǒng)的刀柄與數(shù)控沖床主軸的連接方式是采用7 : 24錐柄實心刀柄(BT、ISO),，這種方法由于只是靠大錐度結(jié)合,，刀具與主軸的連接剛性相對較低，當主軸轉(zhuǎn)速超過10000r/min時,，由于離心力的作用,，主軸7 : 24大端會產(chǎn)生擴張(圖忌的，使刀具軸向定位精度和連接剛性下降,，振動加劇,，甚至發(fā)生刀柄與主軸咬合的現(xiàn)象.主軸的膨脹還會引起刀柄及央緊機構(gòu)質(zhì)心的偏離，從而影響主軸的動平衡,。要保證這種連接在高速下仍有可靠的接觸定位,，需要一個很大的過盈量來抵消主軸軸端的膨脹，這樣大的過盈量需拉桿產(chǎn)生很大的預緊拉力,，而拉桿產(chǎn)生這樣大的拉力一般很難,，對換刀也非常不利，還會使主軸膨脹,，對主軸前軸承有不良影響,。分析表明，刀尖25%-50%的變形來源于7 : 24錐度連接,，只有40%左右的變形源于主軸和軸承,。因此，傳統(tǒng)刀具的刀柄與主軸錐孔的配合方式和配合精度,，已經(jīng)不能滿足高速切削時的剛度和精度要求,，因此開發(fā)新型的高速工具系統(tǒng)已成為改進高速切削系統(tǒng)的重要組成部分。
要使刀軸連續(xù)具有良好的高速性能,，最佳途徑是將原來僅靠錐面連接定位,，改為錐面與端面同時接觸定位。后者雖然是一種過定位方案,，但因其能彌補僅靠錐面定位方案的許多不足,，現(xiàn)在已經(jīng)成為高速刀具與主軸連接的主要結(jié)構(gòu)形式，目前最有代表性的是德國的HSK刀柄和美國的KM刀柄,。
HSK刀柄為德國亞琛工業(yè)大學開發(fā)的一種新型的高速錐型刀柄,，與常用的BT刀柄不同，它采用錐面與端面雙重定位的方式(圖8-10),，通過斜模結(jié)構(gòu)推開開口套筒,，使空心輛部產(chǎn)生彈性變形來實現(xiàn)徑向定位，再用高精度凸緣面來保證軸向定位和剛性,，并從夾持原理上消除了離心力的副作用,。HSK的軸向、徑向刀具更換重復定位精度均達到1μm,，HSK短錐柄部長度短(約為標準BT錐柄長度的1/2),、重量輕，因此換刀時間短,，有利于高速ATe及數(shù)控沖床小型化,。在整個速度范圍內(nèi)， HSK錐柄比BT錐柄具有更大的動,、靜徑向剛度 和良好的切削性能,。同時該刀柄的增力效果顯著，可達牽引力的3倍,，適合于20000-46000r/min的超高速主軸,，被譽為是"21世組的刀柄"。