1、HSK 刀柄简介1、 概述高速切削是一个相对概念，并且随着时代的进步而不断变化。一般认为高速切削或超高速切削的速度为普通切削加工的 510 倍。可以从不同的角度对切削速度进行划分，如从加工工艺的角度看，高速切削加工范围为：车削7007000m/min；铣削 3006000m/min；钻削 2001100m/min；磨削150360m/min。也可以根据被加工材料来确定高速切削的范围，如加工钢材达到 380m/min 以上、铸铁 700m/min 以上、铜材 1000m/min 以上、铝材1100m/min 以上。也可以根据主轴转速、功率、锥孔大小、和平衡标准来划分，如按主轴的 Dn 值划分，高
2、速主轴的 Dn 值一般为 5000002000000；对于加工中心，可按主轴锥孔的大小来划分：50 号锥 1000020000r/min；40 号锥2000040000r/min；30 号锥2500040000r/min；HSK 锥2000040000r/min；KM 锥35000r/min 以上。而根据 ISO1940，高速主轴的转速至少要超过 8000r/min。1978 年 CIRP 切削委员会将高速切削定为5007500 m/min123。 研究表明：随着切削速度的提高，切削力会降低 1530 以上，切削热量大多被切屑带走，加工表面质量可提高 12 级，生产效率的提高，可降低制造成本
3、2040。所以高速切削意义不仅仅是得到较高的表面切削质量 2。 国外对高速切削技术的研究比较早，可以追溯到 20 世纪 60 年代。目前已应用于航空、航天、汽车、模具等多种工业中的钢、铸铁及其合金、铝、镁合金、超级合金（镍基、铬基、铁基和钛基合金）及碳素纤维增强塑料等复合材料的加工，其中以加工铸铁和铝合金最为普遍。加工钢和铸铁及其合金可达到5001500 m/min，加工铝及其合金可达到 30004000 m/min3。 我国在高速切削领域方面的研究起步较晚，20 世纪 80 年代才开始研究高速硬切削。刀具以高速钢、硬质合金为主，切削速度大多在 100200 m/min，高速钢在 40 m/m
4、in 以内。切削水平和加工效率都比较低。近年来，虽然对高速切削技术已有比较深的认识，进口的部分数控机床和加工中心中也能达到高速切削加工的要求，但由于刀具等原因，高速切削技术应用也较少。目前主要在模具、汽车、航空、航天工业应用高速切削技术稍多，一般采用进口刀具，以加工铸铁和铝合金为主3。 高速切削技术主要分为两方面，一方面是高速切削刀具技术，包括刀具材料、刀柄和刀夹系统、刀具动平衡技术、高速切削数据库技术、检测与监控系统等；2、典型的刀柄结构及其特性 一般切削最常用的是 BT 刀柄，而高速切削用得比较多的是 HSK 刀柄。 BT 刀柄的锥度为 7：24，转速在 10,000r/min 左右时，刀
5、柄主轴系统还不会出现明显的变形，但当主轴从 10,000 r/min 升高到 40,000 r/min 时，由于离心力的作用，主轴系统的端部将出现较大变形，其径跳由 0.2 m 左右增加到 2.8 m 左右。刀柄与主轴锥孔间将出现明显的间隙（见图 1），严重影响刀具的切削特性，因此 BT 刀柄一般不能用于高速切削3。 图 1 高速下离心力造成 BT 刀柄主轴系统变形HSK 刀柄锥的结构形式与常用的 BT 刀柄不同，它是一种新型的高速锥型刀柄，采用锥面与端面双重定位的方式（见图 2），在足够大的拉紧力作用下，HSK 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，
6、提供封闭结构的径向定位。 图 2 HSK 的双重定位结构平面夹紧定位防止刀柄的轴向窜动。HSK 短锥柄部长度短（约为标准 BT 锥柄长度的 1/2）、重量轻，因此换刀时间短。在整个速度范围内，HSK 锥柄比BT（7：24）具有更大的动、静径向刚度和良好的切削性能。分为A、B、C、D、E 、F 型（见图 3）。 图 3 HSK 结构形式国内采用 DIN6989b1 中的 A 型和 C 型标准，如HSK50A、HSK63A、HSK100A 等。HSK50 和 HSK63 刀柄的主轴转速可达25,000 r/min，HSK100 刀柄可达 12,000r/min，精密平衡后的 HSK 刀柄可达40,000r/min。随着转速增加，径向刚度将有所降低，见图 4。 图 4 HSK 与 BT 锥柄主轴转速与径向刚度关系比较 HSK 刀具的规格和形式HSK 刀柄型式HSK 刀柄规格和分布HSK63A-ER32HSK100-LCK6
