1 引言
在機械制造技術(shù)的發(fā)展中，機床與工具總是相輔相成、相互促進的。高性能機床對刀具材料和刀具結(jié)構(gòu)提出了更高要求，同時又為新型刀具材料和先進的刀具結(jié)構(gòu)提供了“用武之地”及發(fā)展空間。近年來，國外制造業(yè)(尤其是大批量生產(chǎn)的轎車工業(yè)和批量生產(chǎn)的飛機工業(yè))己開始大量采用高切削速度、高進給速度和高結(jié)構(gòu)剛性的新型數(shù)控機床。在轎車工業(yè)中，出現(xiàn)了用高速單軸加工中心代替多軸組合機床的趨勢，這樣在大批量生產(chǎn)中既具有高度柔性，以適應(yīng)產(chǎn)品快速更新?lián)Q代的要求，同時又不會降低生產(chǎn)效率。在飛機工業(yè)中，由于多采用對鋁合金板材“掏空”的方式加工零件，因此金屬切除量很大(加工去除的金屬重量占毛坯總重的95%～97%) ，因此要求更高的切削效率。
在20th JIMTOF 和IMTS2000展覽會上，展出了轉(zhuǎn)速高達20,000～60,000r/min、進給速度高達60m/min(甚至100m/min)的高速加工中心。為滿足高速切削對刀具性能的要求，很多新型的刀具材料、涂層工藝及刀具結(jié)構(gòu)已得到廣泛應(yīng)用。如在數(shù)控工具系統(tǒng)方面，開發(fā)了幾種新型的工具柄(HSK空心短錐柄等)和新的刀具夾持方法。此外，對于高速切削刀具，除對切削性能和重復定位精度具有較高要求外，對刀具的動平衡精度和安全性也具有相應(yīng)要求。

2 幾種新型雙面夾緊工具柄

　　
隨著現(xiàn)代切削技術(shù)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的7:24錐柄已不能適應(yīng)轉(zhuǎn)速在10,000r/min以上的高速、高精度加工的要求。為此，工業(yè)發(fā)達國家的工具廠家發(fā)展了幾種新型的雙面夾緊工具柄?，F(xiàn)按不同國別作一介紹。

圖1 HSK柄在孔中拉緊前后的接觸情況

圖2 HSK柄和KM柄的結(jié)構(gòu)

德國

經(jīng)過大量實驗研究及生產(chǎn)驗證，一種全新的HSK( Hohlschaftekegel)空心短錐柄于九十年代初在德國開發(fā)成功。這種工具柄部結(jié)構(gòu)(如圖1所示)是雙面夾緊工具柄中最具代表性的結(jié)構(gòu)型式，已于1996年列入德國DIN標準，并于2001年12月成為國際標準ISO12164。在此前對草案ISO/DIS12164與ISO/FDIS12164 的表決中，多數(shù)工業(yè)發(fā)達國家(德、法、意、英、日等)均表示贊同，中國也投了贊成票。由于其剛性和重復安裝精度較7:24錐柄提高了幾倍至幾十倍，因此得到了世界制造業(yè)的廣泛認同，甚至在其尚未正式列入DIN標準之前，就已在德國的汽車、飛機等制造行業(yè)中得到廣泛采用。例如在德國奔馳汽車公司和大眾汽車公司的Salzgitter工廠中，HSK被廣泛用于銑削、鉆削和車削加工中，從而有效提高了加工精度和刀具壽命。由于HSK柄大大增加了工具系統(tǒng)的剛性，從而使整體硬質(zhì)合金刀具以及由金屬陶瓷、陶瓷、CBN 、PCD等硬脆材料制成的高效刀具在轎車生產(chǎn)線上得以普及應(yīng)用，有效提高了生產(chǎn)效率。因此，HSK雙面夾緊刀柄工具的采用已成為轎車生產(chǎn)線先進性的重要標志之一。

日本

日本一些公司也致力于對7:24長錐柄進行多種形式的改進，以達到雙面(圓錐面和端面)接觸、提高定位精度和剛性的目的。如NIKKEN公司的3 LOCK SYSTEM錐柄和BIG DAISHOWA SEIKI公司的BIG PLUS精密錐柄等都是在7:24錐柄基礎(chǔ)上進行了一定改進。雖然這些改進型錐柄可與原7:24錐柄互換使用，但從適應(yīng)機床轉(zhuǎn)速進一步高速化的發(fā)展要求來看，1:10短錐空心柄更具發(fā)展前途。所以，更多日本公司還是積極采用德國DIN標準的HSK柄，如NT工具公司、黑田精工、圣和精機、住友電工、三菱金屬、YUKIVA等都先后引進了HSK生產(chǎn)技術(shù)，使HSK柄工具系統(tǒng)在日本得到迅速普及。

美國

　　
美國Kennametal公司開發(fā)了另一種與HSK并存的1:10短錐空心柄——KM柄。這兩種錐柄的結(jié)構(gòu)特點如圖2和表1所示。但是，美國的通用、福特汽車公司、波音飛機公司等都較早采用了德國DIN標準規(guī)定的HSK柄。雖然美國沒有對DIS/DIS12164草案投贊成票，但其國內(nèi)越來越多的工具制造商(如Valenite、TSD等)都在按DIN標準生產(chǎn)HSK柄的工具產(chǎn)品。