关于HSK刀柄的形式与优势
HSK工具系统的结构及特点
HSK 工具系统的结构及特点高速切削加工已成为现代机械制造技术的一个重要组成部分和发展方向。
目前，在国际机床工具系统市场上影响比较大的高速加工工具系统有：德国开发的HSK （德文Hohl Schaft Kegel 的缩写，也称空心短锥柄）工具系统；美国KENNAMETAL 公司开发的KM 工具系统；日本日研（NIKKEN ）公司开发的NC5工具系统等。
在众多的新型工具系统中，由德国开发的HSK 工具系统，整体技术最为成熟，应用范围也最为广泛。
其采用空心短锥结构和两面夹紧方式，在系统刚度、径向圆跳动精度、重复安装精度、夹紧可靠性等方面都具有优越性能，被视为21世纪最有前途的工具系统。
1、HSK 刀柄的结构类型在DIN69893标准中规定，HSK 工具系统共有6种型号（35个规格），如图1所示：A 型带中心内冷的自动换刀型D 型带端面内冷的 手动换刀型B 型带端面内冷的 自动换刀型E 型带中心内冷的 自动换刀高速型C 型 带中心内冷的 手动换刀型F 型 无中心内冷的 自动换刀高速型图1 HSK 工具系统6种型号的外观图（DIN69893标准）其中：这6种型号的HSK 刀柄主要的差别、各自结构及使用特点[1]，可参见图2和表1所示。
图2 HSK工具系统6种型号的结构示意图（DIN69893标准）位置、冷却液通道以及法兰盘的面积大小。
A/C/E和B/D/F型刀柄共同点是:锥柄锥度都是1/9.98。
特别指出：在GB/T 19449.1-2004/ISO 12164-1:2001标准中，规定了适用于机床（例如：车床、钻床、铣床和磨床）的带有法兰盘接触面的空心圆锥柄（HSK）的尺寸之外，只规定了两种柄部型式：A型为法兰上带有一个能自动换刀的环形槽，也可以手动换刀；C型为法兰上无环形槽，只能用于手动换刀；两种型式的手动夹进都是通过锥柄上的一个孔来进行的，扭矩的传递是通过锥柄尾端的键以及摩擦来完成的，其特点基本与DIN69893标准的相应规定类似。
刀片选择与机床相配的刀柄类型BTCTSKHSK
热涨刀柄
热涨装置
优点: 装夹精度高
动平衡好 夹紧力强
缺点: 需要额外的热涨装置
装夹操作不便 刀柄寿命受限 刀柄的柔性差
适用于高速模具加工
常用装夹方式的对比
刀具的装夹
• 清洁刀柄与刀具的接触面，及装夹刀具 的弹簧夹头。
• 清洁刀具上与刀柄的接触面。 • 刀具伸出量，应尽量短。可提高刀具的
90度定 心钻
钻深孔时，应使用有内冷功能的机床和钻 头。可帮助钻削时的冷却和排屑。
丝锥
注意：
1、使用有主轴内冷功能的 机床和有内冷孔的丝锥加 工肓孔螺纹,可帮助排屑。
2、硬质合金丝锥可大大 提高加工效率并延长刀具 寿命。但只适用铝合金及 铸铁的加工。
3、螺纹底孔直径对攻丝 非常重要。
4、建议使用矿物质含量高 的切削油或攻丝专用油。
刀具
刀具系统的重要性
刀具
刀具的 夹持
加工影响因素
机床条件 (功率,转速)
工件
工件的夹持
选择正确的刀具系统
● 选择正确的刀柄
选择与机床相配的刀柄类型(BT CT SK HSK)及拉钉 选择符合动平衡标准的刀柄
● 选择正确的刀具装夹方式
装夹方式影响了加工中刀具的装夹精度、装夹刚性、传递的扭矩 大小、最高转速等。
1500
硬质合金 10% Co.; 0.8µ
在刀具寿命和切削速度方 面的表现优于 HSS-Co.
1000 500
用于稳定加工条件
下的调质钢和其它 材料, 比 HSS 硬度 高,韧性低.
粉末HSS HSS-Co
用于硬度低于 40 HRc 的钢 件和所有材料 的一般要求加 工.
1000
2000
hsk刀柄工作原理
hsk刀柄工作原理
HSK（Hohlschaftkegel）是一种用于机械切削加工的刀柄连接
方式，广泛用于数控机床和精密磨床。
HSK刀柄的工作原理是通过刀柄和刀座之间的锥形接触来实
现刀具夹紧。
刀柄的尾部具有一个腔体，内部是一组锥形槽。
刀座的前端也具有相应的锥形形状，可以与刀柄的锥形槽相匹配。
在刀柄插入刀座的过程中，刀柄的锥形槽与刀座的锥形形状互相配合，形成一个牢固的连接。
HSK刀柄的优点之一是其高动态刚性。
由于刀柄和刀座之间
的大面积锥形接触，切削力可以更均匀地分布到连接面上，从而提高了刚性和稳定性。
这种刚性对于精密加工尤为重要，因为它可以减少切削震动和振动，提高加工质量和精度。
此外，HSK刀柄还具有快速、精确的夹紧和卸载功能。
在夹
紧刀具时，只需将刀柄插入刀座并旋转一定角度即可完成锁紧，无需其他复杂操作。
而卸载时，只需反向旋转并提起刀柄即可将刀具释放。
总的来说，HSK刀柄利用锥形接触原理实现夹紧和释放刀具，并通过其高动态刚性提供高精度和高效率的切削加工。
5个问答,看懂HSK刀柄的全部细节
5个问答，看懂HSK刀柄的全部细节HSK刀柄是德国发明的一种双面夹紧刀柄，也是双面夹紧刀柄中最具有代表性的，在高速切削加工中已成为重要环节之一。
关于它的结构、类型、以及使用要点，我们通过下列的几个回答来了解：Q1 HSK刀柄的锥度是多少？HSK刀柄尾部联接如图，空心柄锥度1：10，质量轻和行程短，锥面及端面双面接触，具有较高的静态和动态刚度，右为常见的7：24锥柄。
Q2 HSK刀柄的连接形式是？在定位夹紧过程，刀杆的定位面与设备主轴之间要贴合的非常紧凑，不存在任何影响精度的间隙。
较高的系统刚性和动平衡性也促使夹紧机构加紧刀杆的状态下，刀杆的定位面和设备主轴之间需要过盈配合。
过盈配合才能满足夹紧装置要足够的稳定，不会因外力的干扰，而导致定位面有丝毫的变化，并在夹紧过程中时刻要保持足够的紧固力。
Q3 HSK刀柄有哪些分类？用于加工中心的主要有A 型、B型、C型、D型、E型、F型、T型，其它类型还在发展中。
A型和C型适用于中等扭矩、中等转速机床；B型和D型适用于高扭矩、中高转速机床；E型和F型适用于低扭矩、高转速机床。
DIN 69893 A型带有自动换刀用的V 型卡槽法兰盘结构，法兰盘上还有角向自动识别定位槽及芯片安装预留孔，后端锥体上设有两个槽宽槽深尺寸不一的驱动槽以利角向唯一定位，设有可手动装夹换刀的工艺通孔，可通过将刀柄中心的堵头螺栓更换为中心内冷却管嘴来轻松实现内冷加工。
DIN 69893 C型圆柱法兰盘结构并设有可手动装夹换刀的工艺通孔适用于专机使用，后端锥体上设有两个槽宽槽深尺寸不一的驱动槽以利角向唯一定位，可通过将刀柄中心的堵头螺栓更换为中心内冷却管嘴来轻松实现内冷加工。
DIN 69893 E型采用完整全圆周带有自动换刀V 型卡槽的法兰盘结构既可以满足自动换刀需求，同时也由于非常好的结构对称性而主要适用于高转速加工，带有内冷却配置。
DIN 69893 B型自动换刀用的带V 型卡槽法兰盘上有两个完全对称的驱动槽和角向自动识别定位槽，还有芯片安装预留孔，也设有可手动装夹换刀的工艺通孔，在法兰盘上设计有外冷转内冷的冷却液转换通道，可在不带内冷系统的机床上通过设置实现内冷加工，当然也可直接用在带内冷系统的机床上的。
HSK刀具系统
HSK刀具系统
目前在国际机床工具系统市场上影响比较大的高速加工工具系统有:德国开发的HSK工具系统,美国开发的KM工具系统和日本日妍开发的NC5工具系统.在众多的新型工具系统中,由德国开发的HSK工具系统,整体技术最为成熟、应用范围最广。
HSK刀柄采用1：9.98的短圆锥取代7：24圆锥柄，1：9.98的锥度有利于产生自锁。
刀柄拉紧后锥面与端面同时接触。
空心刀柄在实现双面同步夹紧时只需要很小的夹紧力就能发生弹性变形。
同时，空心刀柄还为夹紧机构提供了安装空间，以实现由内向外的夹紧，使离心力转化为夹紧力，使夹紧更可靠。
此外，空心刀柄容易实现内部切削液的供给。
HSK刀柄具有连接刚度高、轴向和径向重复定位精度高、系统尺寸小、重量轻、结构紧凑、寿命长等特点。
与传统的7：24标准锥度连接相比，HSK工具系统非常适用于高速加工。
1.HSK刀柄标准
2.HSK刀柄的结构类型
在DIN69893标准中规定，HSK工具系统共有6种型号（35个规格）。
特点：
其中，A型、C型、E型和B型、D型、F型刀柄的主要差别在于驱动槽的位置、换刀时抓夹的位置、冷却液通道以及法兰盘的面积大小。
A型、C型、E型和B型、D型、F型刀柄的共同点为：锥柄的锥度均为1/9.98。
几种类型中使用范围最广泛的是HSK-A型，大约占总使用量的98%。
hsk锥度标准
hsk锥度标准
摘要：
一、HSK 锥度标准的定义和作用
1.定义
2.作用
二、HSK 锥度的分类
1.按锥度大小分类
2.按使用场景分类
三、HSK 锥度标准的应用领域
1.机械加工行业
2.汽车制造行业
3.航空航天领域
四、HSK 锥度标准的发展趋势
1.我国HSK 锥度标准的现状
2.国际HSK 锥度标准的发展趋势
3.我国HSK 锥度标准的发展方向
正文：
HSK 锥度标准是我国机械加工行业的重要标准之一，它规定了HSK 刀柄的锥度大小、角度以及相关尺寸等参数。
这一标准对于保证机械加工的精度、提高生产效率具有重要作用。
根据锥度大小，HSK 锥度可分为HSK-A、HSK-B、HSK-C、HSK-D、
HSK-E、HSK-F、HSK-G、HSK-H、HSK-K 等类型。
其中，A 型和B 型是最常用的，适用于一般的机械加工；C 型以上的锥度则用于高精度加工。
按使用场景，HSK 锥度又可分为HSK-T、HSK-U、HSK-V 等类型，分别适用于刀具直径较大、较长或较短的情况。
HSK 锥度标准在多个领域有广泛应用。
在机械加工行业，HSK 刀柄与刀具的连接采用了HSK 锥度标准，使得刀具的更换更为方便，提高了生产效率；在汽车制造行业，HSK 锥度标准保证了螺纹连接的可靠性和稳定性，提高了汽车的安全性能；在航空航天领域，由于对加工精度和效率要求极高，因此HSK 锥度标准得到了广泛应用。
当前，我国HSK 锥度标准与国际标准基本一致，但仍有部分差距。
为提高我国机械加工行业的竞争力，我国应继续完善HSK 锥度标准，提高标准的科学性和实用性。
HSK和BT刀柄种类规格
HSK 和BT 刀柄种类规格加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24 的通用系统和1:10 的HSK 真空系统。
7:24 锥度的通用刀柄锥度为7:24 的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS0 7388/1 （国际标准）、MAS BT （日本标准）以及ANSI/ASME （美国标准）。
NT 型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。
目前国内使用最多的是DIN 69871 型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。
DIN 69871 型的刀柄可以安装在DIN 69871 型和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871 型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME 主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。
（1）DIN 2080 型（简称NT 或ST）DIN 2080 是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT 型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。
（2）DIN 69871 型（简称JT、DIN 、DAT 或DV）DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD 型和DIN 69871 B 型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同。
（3）ISO 7388/1 型（简称IV 或IT ）其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4值小于DIN 69871 型刀柄的D4 值，所以将ISO 7388/1型刀柄安装在DIN 69871 型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1 型机床上则有可能会发生干涉。
（4）MAS BT 型（简称BT）BT型是日本标准，安装尺寸与DIN 69871、IS0 7388/1 及ANSI 完全不同，不能换用。
加工中心常用刀柄知识点
加工中心常用刀柄知识点咱今天就来好好唠唠加工中心常用刀柄那些事儿！在机械加工的世界里，加工中心就像是一位技艺高超的大厨，而刀柄呢，就是大厨手中那把得心应手的菜刀。
你可别小瞧了这刀柄，它的好坏直接影响到加工出来的零件是不是能达到咱想要的精度和质量。
先来说说这 BT 刀柄。
BT 刀柄就像是个踏实肯干的老黄牛，它结构简单，用起来也比较方便。
BT 刀柄和机床的连接就像是两个老朋友握手，紧紧的，不容易松动。
比如说，在加工一些硬度不是特别高的材料时，BT 刀柄就能稳稳地发挥作用。
我记得有一次，厂里接到一批铝合金零件的加工订单，用的就是 BT 刀柄。
那加工过程，简直可以用“丝滑”来形容。
刀具在刀柄的带动下，轻快地切削着铝合金，切屑就像雪花一样纷纷落下，零件的表面光洁度那叫一个漂亮！再讲讲 HSK 刀柄。
这 HSK 刀柄啊，那可真是刀柄中的“贵族”。
它的精度高得让人惊叹！就像一个精准的时钟，每一秒都走得无比准确。
HSK 刀柄和机床的结合面接触面积大，而且还能实现高速旋转。
有一回，厂里要加工一批精度要求特别高的模具，这时候 HSK 刀柄就派上用场了。
在高速旋转的过程中，它一点都不打颤，加工出来的模具细节之处简直完美，让客户是赞不绝口！还有一种刀柄叫 CAT 刀柄。
它就像是个多功能的小能手。
CAT 刀柄的特点是换刀速度快，能大大提高加工效率。
我记得有一次，厂里的生产任务特别紧，为了赶工期，就用上了CAT 刀柄。
那换刀的速度，真的是一眨眼的功夫，这边刀刚用完，那边新刀就已经换上了，机器几乎没有停歇的时候，一直在高效地运转着，最终按时完成了任务。
另外，还有一种比较特殊的刀柄，叫热缩刀柄。
这热缩刀柄啊，就像是个会变形的“金刚”。
使用之前，需要加热让它膨胀，然后把刀具装进去，等冷却后，它就紧紧地抱住了刀具。
有一次，我们在加工一个形状特别复杂的零件，用普通刀柄总是达不到要求的精度。
后来尝试了热缩刀柄，哇塞，效果那叫一个绝！刀具被它牢牢固定住，一丝一毫的晃动都没有，加工出来的零件那叫一个精致。
hsk125刀柄标准
hsk125刀柄标准：提高加工效率的必经之路在机械加工领域中，刀柄是常见的工具配件之一。
而，则是近年来工具加工领域中备受瞩目的刀柄标准之一。
HSK（Hohl-Schaftkegel）是德语缩写，意为“中空锥柄”。
而HSK125则是指其直径为125毫米。
作为一种刀柄标准，它在数控加工、零件加工、钣金加工等领域都有着广泛的应用。
本文将具体展开的相关知识，以及其在机械加工中的应用价值。
一、的优势1. 高精度HSK125标准采用的是"双角度"设计，柄尾锥体装夹具具有两个角度，分别是7°和30°。
这种设计能够确保刀具在装夹时，相对于刀柄中心线有很小的偏移，提高了精度和质量。
2. 刚性强锥柄形式的HSK125刀柄，在切削力较大时，能够更好地保证切削质量，不会因为变形而影响加工质量。
同时完整的“锥形配合”设计，也保证了刀具的稳定性和锥柄的刚性。
3. 更多的夹持范围在直径上较大，器械尺寸更完整，拥有更多的夹持范围。
同时，刀柄座面是离开最大直径的，这也保证了夹具的稳定性和夹持力度。
4. 提高加工效率由于采用的是圆锥形锥柄体，减少了装夹根部的靠近尖端的不稳定区域，从而可以提供更大的切削速度，确保切削的稳定性和准确性。
二、的适应范围通常适用于较大切削直径和切削深度的高速机床。
同时，其在数控机床、大型电切线切割机床等领域也有着广泛的应用范围。
一般适用于高速铣削、精加工、电气加工、铣削及线切割等技术。
三、的发展历程自1978年起，欧洲一直在探索更为先进的刀柄标准，最终发展出了HSK刀柄标准系列。
1990年，由三十多家公司共同开发的HSK125标准正式公布发行。
为了适应未来精密加工的需要，多家国际科学研究机构也在不断地补充和改进。
这些研究机构通过各种测试和实验，逐步发现了HSK125标准的广泛适用性和重要性。
时至今日，HSK125标准仍在继续更新改进，以适应生产工艺和市场需求的不断变化。
比BT好在哪？HSK、BBT、C、KM的刀柄结构对比
比BT好在哪？HSK、BBT、C、KM的刀柄结构对比这是夹具侠（jiajoin）发布的第 1082 篇技术文章如今高速切削加工已成为机械加工制造技术重要的环节，传统BT 刀具系统的加工性能已难以满足高速切削的要求。
而现在我们常说的主轴两面定位系统，就是通过锥面和端面同时实现定位的主轴系统。
两面定位系统的比较早在40多年以前，大家就已经发现主轴的鼻端与刀具端面贴合时可以增加刚性，然而限于早期加工技术并无法做到刀具与主轴端面结合时的精度。
BIG-PLUS的主轴系统利用量规与其它设备，来控制主轴端面与刀具贴合面的尺寸，来达到两面拘束的目的。
BIG-PLUS的主轴与刀具是可以互换的，传统的主轴可以使用BIG-PLUS刀具，而BIG-PLUS的主轴可以使用传统刀具。
传统主轴、BIG-PLUS主轴与刀具的结合示意图如下，简单的说，传统刀把与主轴端面间是有间隙的，而BIG-PLUS则是利用量规等设备来将间隙消除，使刀把与主轴端面贴合，达到两面拘束的目的。
市面上的两面定位系统有大昭和的BBT系统，德国的HSK接口，山特的可乐满C接口以及美国的KM接口。
BBT和HSK接口主要用于加工中心设备，可乐满C接口主要用于车铣复合设备，而KM接口在国内主要用在某些专机上多一些。
BIG-PLUS的原理主轴与刀具的锥面与端面要做到两面拘束势必要将端面的间隙归零，然而以加工技术而言几乎是不可能。
因此，BIG-PLUS系统使用弹性变形的方式来达到两面拘束的目的。
如图所示，在拉刀前，主轴与刀具仅有锥面接触，在主轴与刀具端面留有一定的间隙；而在拉刀时，刀具受轴向力，主轴内孔受力扩张产生弹性变形，使主轴与刀具的端面间隙消除进而贴合，达到两面拘束目的。
由于BIG-PLUS系统是靠弹性变形达到两面拘束，因此刀具于拉刀时所产生的轴向位移量就显得非常重要。
选择BBT还是HSK刀柄？从下图可以看出受本身结构限制，与HSK刀柄相比BBT基础柄可以做的更短，刃具插入量更大，从而使刃具伸出量变短。
HSK数控刀柄的简介
HSK刀柄是高速切削应用刀具的炳。
目前在切削加工领域，空心短锥柄(HSK)已越来越普及，这是由于它比7：24大锥度刀柄在精度、刚性和适用高的转速及换刀方便等方面有明显的优势。
HSK正式国际标准的公布将使它在更大的范围内得到各国的承认。
但在应用这种新型刀柄时，由于其结构上的特点，还必须掌握有关其承载能力的大小和使用的注意事项，才能保证安全、无故障地工作。
刀柄上承受的弯矩是由横向作用在刀具上的力产生的。
刀柄的弯矩承载能力是在弯矩作用下使刀柄法兰接触面的一边开始分离时的弯矩值，从这个临界弯矩值开始，弯矩—变形特征曲线的走向明显变陡，表明刀柄装夹的连接强度迅速降低。
在接近临界点时，连接强度已经不够，尽管此时刀柄的法兰面与主轴端面还保持全面接触，但弯矩已接近使两者分离的临界值。
这个临界弯矩的大小主要取决于拉紧力，因此加大拉紧力可以提高最大弯矩。
这一点对悬伸较长的刀具有特殊的意义，此时一个较小的切削力就会产生较大的弯矩。
但是加大拉紧力会增加作用在刀柄夹紧斜面上的总载荷，尤其是在高使用传速下，由于离心力的作用，内部夹爪所施加的夹紧力随之增加，致使夹紧的可靠性得以提高，但另一方面却使刀柄最薄的部位承受很大的载荷，导致刀柄损坏。
在大负荷铣削时会产生很大的切削力和扭矩，HSK刀柄必须能承受、传递这样的扭矩。
为了确定刀柄最大扭矩的承载能力，特进行了静态和动态载荷试验。
试验时，逐渐增加扭矩直至刀柄失效。
由用不同材料制造的HSK63号刀柄的扭转—变形曲线可见，在载荷的作用下，刀柄先处在弹性变形阶段，之后进入装夹的承载阶段，曲线较为平坦，这是由于在刀柄与主轴的接触面之间存在着摩擦力，形成很高的扭转刚性。
在克服这个摩擦扭矩后，刚性随之下降。
继续增加载荷，传动键开始承受扭矩，直至刀柄损坏。
由此可见，损坏扭矩的大小与材料密切相关。
如能正确选用材料，则可明显提高刀柄的承载能力。
为了确定刀柄的最大扭矩承载能力，仅做静态试验还不够，在切削加工中所产生的动态激振的持续作用下，刀柄承受扭矩的能力明显下降。
HSK工具系统的特点及选用
收稿日期:2006年3月HSK 工具系统的特点及选用陈世平 李 涛重庆工学院1 引言高速切削加工是现代机械加工的一个重要发展方向。
高速切削加工要求工具系统(刀柄)具有较高的系统精度(包括定位夹持精度和刀具重复定位精度)、系统刚度和较好的动平衡性。
由于传统的B T 刀柄已难以满足高速切削加工要求,因此各种新型结构的刀柄应运而生,其中,由德国研制开发的HSK 刀柄就是一种最具发展前景的高速切削加工刀柄。
2 HSK 刀柄的结构与性能特点与传统的B T 刀柄相比,HSK 刀柄具有以下结构及性能特点:(1)双面同时定位HSK 刀柄最显著的特点之一就是锥面和法兰端面与主轴锥孔面和端面同时接触定位。
HSK 刀柄在机床主轴的安装过程如图1所示。
HSK 刀柄的拉紧机构拉紧之前,其法兰端面与主轴端面之间还存在约0.1mm 的间隙,当拉紧机构拉紧时,拉杆向左移动使其前端锥面将弹性夹爪径向张开,同时夹爪的外锥面作用于空心短锥柄内孔的30 锥面上,使其产生弹性变形。
这样一方面使刀柄外锥面紧密贴合在主轴内锥孔面上,另一方面使刀柄法兰端面与主轴端面靠紧,从而实现了刀柄与主轴锥面和主轴端面同时定位和夹紧[1]。
图1 HSK 刀柄与主轴连接的结构与工作原理由于HSK 刀柄采用了锥面、端面过定位的方式,使刀柄与主轴的有效接触面积增大,从而大大提高了刀柄与主轴的结合刚度,克服了传统的B T 刀柄在高速旋转时刚性不足的缺点。
(2)中空结构传统的B T 刀柄在低速旋转时主轴刚性及精度完全能够满足加工要求。
但随着转速的提高,离心力将使主轴锥孔径向扩张而变大,而刀柄锥部又不可能同步增大,在拉紧力和轴向加工负荷的作用下,刀柄将沿轴向发生窜动,表现出轴向刚性不足的缺点;另一方面,主轴锥孔与刀柄锥部的接触面积也会发生变化,从而影响刀柄的径向刚性(见图2,图中虚线轮廓为扩张后的轮廓,交叉剖面线部分为刀柄与锥孔之间的间隙)。
图2 高速旋转时离心力对实心刀柄与主轴接口的影响由于HSK 刀柄采用了空心薄壁结构,当主轴高速运转时,离心力将使主轴锥孔和刀柄孔壁同时扩张,从而使配合锥面的接触面积基本保持不变。
HSK和BT刀柄种类规格
HSK和BT刀柄种类规格加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。
7:24锥度的通用刀柄锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS0 7388/1 （国际标准）、MAS BT（日本标准）以及ANSI/ASME（美国标准）。
NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。
目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。
DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上， IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。
（1）DIN 2080型（简称 NT或ST）DIN 2080是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。
（2） DIN 69871 型（简称JT、 DIN、DAT或DV）DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD型和 DIN 69871 B型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同。
（3） ISO 7388/1 型（简称 IV或IT）其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4值小于DIN 69871 型刀柄的D4值，所以将ISO 7388/1型刀柄安装在DIN 69871型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1型机床上则有可能会发生干涉。
（4） MAS BT 型（简称 BT）BT型是日本标准，安装尺寸与 DIN 69871、IS0 7388/1 及ANSI 完全不同，不能换用。
HSK-100A型刀柄／主轴联接性能分析
量 的变 化对 刀柄 ／ 主轴联 接所 受接 触应 ： 匀的影 响 。
２ １ 夹 紧力 变化 对 接 触 应 力 的 影 响 ．
ＨＳ Ｋ刀柄 夹 紧是利 用锥 面定 位 夹 紧 和端 面定 位夹紧Ｈ ， 其夹紧力 的作用体现在以下 ２个方面： Ｊ （ ） 服刀 柄和 主轴 锥 孔 接 触处 产生 的摩擦 阻力 ； １克 （） ２ 产生 端 面接触 的实 际夹 紧力 。
２０ ９ ） １０ ４
摘 要 ： 机床 主 轴与 刀具相 联接 的 刀柄 是 影响 机床 加 工精 度 、 将 刀具 磨 损 及加 工 效率 的 关键 部 件 。
针 对 高速 切 削对 刀柄 的要 求 ， 立 了 ＨＳ 建 Ｋ一１０ ０ Ａ型 刀柄 的 三维 实体模 型 ， 同时利 用有 限元 方 法 ， 对 影 响 ＨＳ Ｋ一１０ 型 刀柄 ／ ０Ａ 主轴 联接 性 能 的参 数进 行 了分析 ， ＨＳ 刀柄的 实 际应 用提 供 一 定 为 Ｋ
１ 建 立有 限 元模 型
由于 刀 柄 的几 何 形 状 以及 刀 柄 在 高速 旋 转 时 所 受离 心力 均 为轴对 称 ， 以有 限元模 型可 以采用 所
在 Ａ Ｓ Ｓ中分析不 同夹 紧力下 Ｈ Ｋ 刀柄／ ＮＹ Ｓ 主轴接触锥面的联接情况 ， 主要分析在不同夹紧力
下 锥 面接触 应 力 和端 面接 触 应力 的变 化 情况 。其 中采用 过盈 量 为 ８ ｍ， 速为 １ ０ｒｍｉ， 紧力 转 ２０ ０／ ｎ 夹 分别 取 ３ｋ ４ｋ ４ ｋ ５ ｋ ５ Ｎ、０ Ｎ、５ Ｎ、０ Ｎ。分 析 结 果 数 据
高速生产 的需要 ， ：４锥度实心长柄存在锥 柄质 ７２ 量 大 、 度 长 、 向精 度低 、 持外 径小 等不 足 。早 长 轴 支 在２ ０世 纪 ９ ０年 代 ， 国亚琛 工业 大！ Ｒ Ｈ 德 学（ ＷＴ Ａ ｃｅ） 床研 究 所 就 研 制 出 了一 种 新 型 高速 刀 ａｈｎ机
关于HSK刀柄方面知识介绍
关于HSK刀柄方面的知识一、 简述HSK采用锥面与端面双重定位的方式， 1：10空心工具锥柄和主轴1：10锥孔之间在整个锥面和支承平面上产生摩擦，提供封闭结构的径向定位，平面夹紧定位防止刀柄的轴向窜动，锥柄部长度短（约为标准BT锥柄长度的1/2）、重量轻，因此换刀时间短，有利于高速ATC及机床小型化。
二、型式与规格A型•用于带有自动换刀装置的加工中心，数控铣床，特殊加工机床。
•通过中心和轴向冷却管路供应冷却液。
•由锥柄端面的两个驱动键槽传动扭矩。
•法兰上带有两个用于刀库的键槽。
•法兰上带有定位槽。
•法兰上钻符合DIN69873标准的数据载体孔。
B型•用于为了重载切削的加工中心、数据铣床和数控机床。
•带有加大的法兰直径。
•通过法兰的非中心冷却管路或通过冷却管的中心冷却。
•通过法兰上的两个键槽传递扭矩。
•法兰上带有定位槽。
•法兰上钻符合DIN69873标准的数据载体孔。
C型•优先应用于没有自动换刀装置的生产传动线和特殊加工机床上，或是工具上的延长部分和缩颈部分。
•由中心轴向冷却装置供应冷却液。
•由锥柄端面的两个驱动键槽传递扭矩。
D型•应用于通过加大接触面以提供更好支持的手动换刀的所有范围。
•带有加大的法兰直径。
•通过法兰的非中心冷却管路或由中心冷却管路供应冷却液。
•通过法兰上的两个键槽传递扭矩。
E型•应用于高速主轴和木材加工机械。
•没有驱动键槽的对称回转体。
•通过压紧的磨擦力传递扭矩。
•能通过中心冷却管路提供冷却。
F型•带有加大的法兰。
•能通过中心冷却管路提供冷却。
三、转速和扭矩表四、优点•很高的动、静态刚度通过夹紧在中空锥柄形成平面接触力和很高的轴向、径向力，可以提供很高的接触刚性。
•很高的轴向和径向重复精度在锥柄与平面接触面之间的二维配合实现了主轴与刀柄间的绝对紧密接触，因此，其重复精度小于±0.001mm。
•适于高转速由内向外地夹紧保证了整个刀柄锥柄与主轴的接触，也增加了在主轴和刀柄法兰间的接触压力。
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关于HSK刀柄的形式与优势关键字： HSK刀柄目前在切削加工领域，空心短锥柄(HSK)已越来越普及，这是由于它比7：24大锥度刀柄在精度、刚性和适用高的转速及换刀方便等方面有明显的优势。
HSK正式国际标准的公布将使它在更大的范围内得到各国的承认。
但在应用这种新型刀柄时，由于其结构上的特点，还必须掌握有关其承载能力的大小和使用的注意事项，才能保证安全、无故障地工作。
成立制定“HSK—技术规范”工作组根据需要，在1993年以前，对于空心短锥柄(HSK)只是围绕各种规格的DIN标准的制订开展工作，而对如何正确合理使用各种规格的空心短锥柄(HSK)的研究工作考虑不多，只对少量的空心短锥柄(HSK)的规格正确合理使用进行了研究。
其原因是，这部分工作超出了当时制订标准的工作范围。
然而时至今日，为了确保HSK刀柄的推广和安全合理的应用，有关刀柄正确使用问题显得十分迫切。
通过制订一个指导性的技术规范，提供具体的使用数据，可以帮助企业合理使用该刀柄。
为此，1999年在阿亨工业大学的机床实验室成立了一个工作组，工作组成员来自世界各国著名的刀具、刀柄制造厂商和HSK的用户，并在财力上支持这项研究工作。
工作组的主要任务是确定HSK刀柄的性能数据：能承受的最大弯矩、扭矩以及使用的最高转速。
而这些性能数据与应用的条件(如夹紧方式和夹紧力)有关，也与制造刀柄所用的材料和热处理工艺等因素有关。
例如使用渗碳钢制造的小规格刀柄，由于在锥柄部分的壁厚很薄，会出现淬透的可能，使刀柄承受动态载荷的能力大大降低。
承载弯矩的能力与夹紧力有关刀柄上承受的弯矩是由横向作用在刀具上的力产生的。
刀柄的弯矩承载能力是在弯矩作用下使刀柄法兰接触面的一边开始分离时的弯矩值，从这个临界弯矩值开始，弯矩—变形特征曲线的走向明显变陡，表明刀柄装夹的连接强度迅速降低。
在接近临界点时，连接强度已经不够，尽管此时刀柄的法兰面与主轴端面还保持全面接触，但弯矩已接近使两者分离的临界值。
这个临界弯矩的大小主要取决于拉紧力，因此加大拉紧力可以提高最大弯矩。
这一点对悬伸较长的刀具有特殊的意义，此时一个较小的切削力就会产生较大的弯矩。
但是加大拉紧力会增加作用在刀柄夹紧斜面上的总载荷，尤其是在高使用传速下，由于离心力的作用，内部夹爪所施加的夹紧力随之增加，致使夹紧的可靠性得以提高，但另一方面却使刀柄最薄的部位承受很大的载荷，导致刀柄损坏。
如何确定对扭矩的承载能力在大负荷铣削时会产生很大的切削力和扭矩，HSK刀柄必须能承受、传递这样的扭矩。
为了确定刀柄最大扭矩的承载能力，特进行了静态和动态载荷试验。
试验时，逐渐增加扭矩直至刀柄失效。
由用不同材料制造的HSK63号刀柄的扭转—变形曲线可见，在载荷的作用下，刀柄先处在弹性变形阶段，之后进入装夹的承载阶段，曲线较为平坦，这是由于在刀柄与主轴的接触面之间存在着摩擦力，形成很高的扭转刚性。
在克服这个摩擦扭矩后，刚性随之下降。
继续增加载荷，传动键开始承受扭矩，直至刀柄损坏。
由此可见，损坏扭矩的大小与材料密切相关。
如能正确选用材料，则可明显提高刀柄的承载能力。
为了确定刀柄的最大扭矩承载能力，仅做静态试验还不够，在切削加工中所产生的动态激振的持续作用下，刀柄承受扭矩的能力明显下降。
表中列出了不同材料制造的HSK63号刀柄的极限扭矩承载值。
由表可以看出，对于所有的材料动态承载能力大的只有静态试验时的7%。
表 HSK63号刀柄的承载性能HSK-63 A-C型刀柄夹紧力：15KN，18KN，21KN法兰端面分离弯矩：420Nm，460Nm，510Nm滑动扭矩：115～155Nm，138～186Nm，161～218Nm静态试验破坏扭矩：2200Nm(16MnCr5,56HRC)，2400Nm(41Cr4,53HRC)，3300Nm(X46Cr1 3,53HRC)动态试验破坏扭矩：1600Nm(16MnCr5,56HRC)，1800Nm(41Cr4,53HRC)，2400Nm(X46Cr1 3,53HRC)最高使用转速：22500r/min(最小过盈配合)，27500r/min(最大过盈配合)对于E型结构(不带键槽)的HSK刀柄，可传递的最大扭矩是靠刀柄与主轴之间的摩擦实现的，其大小除与锥度配合精度之差有关外，还取决于拉紧力。
一个HSK63号刀柄的滑动扭矩在按照DIN标准推荐的18KN拉紧力情况下为138～186Nm，如果把拉紧力提高到21KN，滑动扭矩大约可提高20%，达161～218Nm。
用有限元模拟法确定最大转速为了确定刀柄使用的最大转速，应用了有限元模拟法。
它可以确定刀柄和主轴在高速旋转时胀大的程度，并可呈现夹紧部位的变化状况。
因为主轴孔比HSK刀柄胀得更大，在高转速下，主轴与刀柄之间的夹紧配合(连接)被放松了，接触的端面也出现间隙，使径向约束刀柄的能力完全丧失，刀柄可在主轴孔里晃动。
刀柄内部所受的夹紧载荷的大小和分布除了与切削负荷和转速有关外，还与夹紧系统和拉紧力有关。
把使刀柄丧失径向定位或应力超过材料允许应力的转速规定为刀柄允许的最大转速。
在高的转速下，不仅主刀柄的平衡很重要，而且整个工具系统的平衡也很重要，因为即使工具系统的每一个组件是平衡好的，由于制造公差，在组成工具系统后仍可能不平衡。
HSK作为一个高性能的安全的刀柄已得到了应用，其结构参数将很快成为国际标准。
为了避免过载，在实际使用中，准确了解HSK刀柄对弯矩、扭矩的最大承载能力和使用的最高转速，无论对用户还是刀柄的制造厂商都很有必要，以便针对具体的使用条件选用正确的HSK刀柄尺寸和结构，做到合理、安全地使用。
HSK刀柄的6种形式SK高速主柄按德国标准共有6种形式，如下表所示：A型，带中心内冷的自动换刀型B型，带端面内冷的自动换刀型C型，带中心内冷的手动换刀型D型，带端面内冷的手动换刀型E型，带中心内冷的自动换刀高速型E型，无中心内冷的自动换刀高速型数控刀具中刀柄的应用知识加工中心的主轴锥孔通常分为两大类，即锥度为7:24的通用系统和1:10的HSK真空系统。
7:24锥度的通用刀柄锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格，即NT（传统型）、DIN 69871（德国标准）、IS0 7388/1 （国际标准）、MAS BT（日本标准）以及ANSI/ASME（美国标准）。
NT型刀柄德国标准为DIN 2080，是在传统型机床上通过拉杆将刀柄拉紧，国内也称为ST；其它四种刀柄均是在加工中心上通过刀柄尾部的拉钉将刀柄拉紧。
目前国内使用最多的是DIN 69871型（即JT）和MAS BT 型两种刀柄。
DIN 69871型的刀柄可以安装在DIN 69871型和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上， IS0 7388/1型的刀柄可以安装在DIN 69871型、IS0 7388/1 和ANSI/ASME主轴锥孔的机床上，所以就通用性而言，IS0 7388/1型的刀柄是最好的。
（1）DIN 2080型（简称 NT或ST）DIN 2080是德国标准，即国际标准ISO 2583 ，是我们通常所说NT型刀柄，不能用机床的机械手装刀而用手动装刀。
（2） DIN 69871 型（简称JT、 DIN、DAT或DV）DIN 69871 型分两种，即DIN 69871 A/AD型和 DIN 69871 B型，前者是中心内冷，后者是法兰盘内冷，其它尺寸相同。
（3） ISO 7388/1 型（简称 IV或IT）其刀柄安装尺寸与DIN 69871 型没有区别，但由于ISO 7388/1 型刀柄的D4值小于DIN 69871 型刀柄的D4值，所以将ISO 7388/1型刀柄安装在DIN 69871型锥孔的机床上是没有问题的，但将DIN 69871 型刀柄安装在ISO 7388/1型机床上则有可能会发生干涉。
（4） MAS BT 型（简称 BT）BT型是日本标准，安装尺寸与 DIN 69871、IS0 7388/1 及ANSI 完全不同，不能换用。
BT 型刀柄的对称性结构使它比其它三种刀柄的高速稳定性要好。
（5） ANSI B5.50型（简称 CAT）ANSI B5.50型是美国标准，安装尺寸与 DIN 69871、IS0 7388/1 类似，但由于少一个楔缺口，所以ANSI B5.50型刀柄不能安装在DIN69871和IS0 7388/1机床上，但 DIN 69871和IS0 7388/1 刀柄可以安装在ANSI B5.50型机床上。
二、 1:10的HSK真空刀柄HSK真空刀柄的德国标准是DIN69873，有六种标准和规格，即HSK-A、 HSK-B、 HSK-C、 HSK-D、HSK-E和HSK-F，常用的有三种：HSK-A (带内冷自动换刀) 、 HSK-C (带内冷手动换刀) 和HSK-E(带内冷自动换刀，高速型)。
7:24的通用刀柄是靠刀柄的7:24锥面与机床主轴孔的7:24锥面接触定位连接的，在高速加工、连接刚性和重合精度三方面有局限性。
HSK真空刀柄靠刀柄的弹性变形，不但刀柄的1:10锥面与机床主轴孔的1:10锥面接触，而且使刀柄的法兰盘面与主轴面也紧密接触，这种双面接触系统在高速加工、连接刚性和重合精度上均优于7:24的HSK刀柄有A型、B型、C型、D型、E型、F型等多种规格，其中常用于加工中心(自动换刀)上的有A型、E型和F型。
A型和E型的最大区别就在于：1.A型有传动槽而E型没有。
所以相对来说A型传递扭矩较大，相对可进行一些重切削。
而E型传递的扭矩就比较小，只能进行一些轻切削。
2.A型刀柄上除有传动槽之外，还有手动固定孔、方向槽等，所以相对来说平衡性较差。
而E型没有，所以E型更适合于高速加工。
E型和F型的机构完全一致，它们的区别在于:同样称呼的E型和F型刀柄(比如E63和F63)，F型刀柄的锥部要小一号。
也就是说E63和F63的法兰直径都是φ63，但F63的锥部尺寸只和E50的尺寸一样。
所以和E63相比， F63的转速会更快(主轴轴承小)。
对HSK刀柄材料的特殊要求自HSK空心短锥柄技术出现以来，在世界各国得到广泛应用。
据了解，欧洲和北美洲的一些用户，在使用HSK刀柄时遇到了一些问题。
出现这些问题的主要原因在于，他们对制造HSK刀柄的材料选择不当。
DIN标准仅规定了HSK刀柄的几何形状，而没有规定所用的材料。
所以，几乎所有的刀具供应商所生产的HSK刀柄，都完全参照传统的7：24锥柄来生产。
HSK空心短锥柄的“空心”本身就说明具有潜在的问题：即轴向截面很小，显然这是HSK空心短锥柄的薄弱环节。
传统的刀柄一般是由合金钢制造，然后或是表面淬火或是表面处理，得到了一个坚硬耐磨的表面和韧性的心部(HRC32～36)。
这些热处理过程(如渗碳和离子氮化，硬度可达HRC58～62，约1mm深)对7：24锥柄非常适合，价格也不贵。