在高速切削加工中，根據(jù)加工要求正確、合理地選用HSK刀柄十分重要。在選擇HSK刀柄的型號(hào)和規(guī)格時(shí)，主要的考慮因素包括：主軸的最高轉(zhuǎn)速、刀柄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和承載能力、刀具及配套件的普及程度等。
（本篇選自《數(shù)控刀具選用指南》第八章第四節(jié)（二）HSK工具系統(tǒng)）
A型有傳動(dòng)槽，相對(duì)來說A型傳遞扭矩較大，可進(jìn)行一些重切削。A型刀柄除有傳動(dòng)槽之外，還有手動(dòng)固定孔、方向槽等，則比較來說平衡性較差。所以轉(zhuǎn)速就相對(duì)較低，可在主軸轉(zhuǎn)速為20000～30000r/min的機(jī)床上使用。E型沒有傳動(dòng)槽，傳動(dòng)的扭矩就比較小，只能進(jìn)行一些輕切削。而且也沒有手動(dòng)固定孔、方向槽等，屬于固有對(duì)稱型，所以E型更適合于高速加工。F型和E型的區(qū)別在于：同樣標(biāo)號(hào)的F型和E型刀柄（比如F63和E63），F型刀柄的錐部要小一號(hào)。也就是說F63和E63的法蘭直徑都是φ63mm，但F63的錐部尺寸只和E50的尺寸一樣。所以F63和E63相比，其主軸軸承小，轉(zhuǎn)速要更快些。HSK工具系統(tǒng)的6種規(guī)格及其應(yīng)用領(lǐng)域如表8-13所示。
表8-13 HSK工具系統(tǒng)的6種型號(hào)的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域
（1）刀柄型號(hào)的選擇。由HSK刀柄的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知，A、B型刀柄主要用于帶有自動(dòng)換刀裝置機(jī)床的中高速加工；C、D型刀柄主要用于采用手動(dòng)換刀的中高速加工；而E、F型刀柄由于無任何槽和切口的對(duì)稱結(jié)構(gòu)，動(dòng)平衡性較好，因此適用于超高速加工。
國(guó)內(nèi)采用DIN6989b-1中的A型和C型標(biāo)準(zhǔn)，如HSK50A、HSK63A、HSK100A等。HSK50和HSK63刀柄的主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)25000r/min，HSK100刀柄可12000r/min，精密平衡后的HSK刀柄可達(dá)40000r/min。隨著轉(zhuǎn)速增加，徑向剛度將有所降低。圖8-64為HSK與BT錐柄主軸轉(zhuǎn)速與徑向剛度關(guān)系的比較。
（2）刀柄規(guī)格的選擇。選擇HSK刀柄規(guī)格時(shí)，主要應(yīng)考慮刀柄的承載能力（包括極限彎矩和極限扭矩），應(yīng)根據(jù)實(shí)際加工時(shí)切削力產(chǎn)生的彎矩和扭矩，而承載彎矩的能力與夾緊力有關(guān)，實(shí)際上刀柄上承受的彎矩是由橫向作用在刀具上的力產(chǎn)生的。刀柄的彎矩承載能力是在彎矩作用下，使刀柄法蘭接觸面的一邊開始分離時(shí)的彎矩值，從這個(gè)臨界彎矩值開始，彎矩-變形特征曲線的走向明顯變陡，表明刀柄裝夾的連接強(qiáng)度迅速降低。在接近臨界點(diǎn)時(shí)，連接強(qiáng)度已經(jīng)不夠，盡管此時(shí)刀柄的法蘭面與主軸端面還保持全面接觸，但彎矩已接近使兩者分離的臨界值。這個(gè)臨界彎矩的大小主要取決于拉緊力，因此加大拉緊力可以提高最大彎矩。這一點(diǎn)對(duì)懸伸較長(zhǎng)的刀具有特殊的意義，此時(shí)一個(gè)較小的切削力就會(huì)產(chǎn)生較大的彎矩。但是加大拉緊力會(huì)增加作用在刀柄夾緊斜面上的總載荷，尤其是在高使用轉(zhuǎn)速下，由于離心力的作用，內(nèi)部夾爪所施加的夾緊力隨之增加，致使夾緊的可靠性得以提高，但另一方面卻使刀柄最薄的部位承受很大的載荷，導(dǎo)致刀柄損壞。
損壞扭矩的大小與材料密切相關(guān)。如能正確選用材料，則可明顯提高刀柄的承載能力。為了確定刀柄的最大扭矩承載能力，僅做靜態(tài)試驗(yàn)還不夠，在切削加工中所產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)激振的持續(xù)作用下，刀柄承受扭矩的能力明顯下降。對(duì)于所有的材料動(dòng)態(tài)承載能力大的只有靜態(tài)試驗(yàn)時(shí)的7%。下面僅以HSK-63型刀柄為例對(duì)各種規(guī)格的HSK刀柄進(jìn)行比較。
1）HSK-63A-C型刀柄夾緊力：15kN，18kN，21kN。
2）法蘭端面分離彎矩：420Nm，460Nm，510Nm。
3）滑動(dòng)扭矩：115～155Nm，138～186Nm，161～218Nm。
4）靜態(tài)試驗(yàn)破壞扭矩：2200Nm（16MnCr5，56HRC），2400Nm（41Cr4，53HRC），3300Nm（X46Cr13，53HRC）。
5）動(dòng)態(tài)試驗(yàn)破壞扭矩：1600Nm（16MnCr5，56HRC），1800Nm（41Cr4，53HRC），2400Nm（X46Cr13，53HRC）。
6）最高使用轉(zhuǎn)速：22500r/min（最小過盈配合），27500r/min（最大過盈配合）。
對(duì)于E型結(jié)構(gòu)（不帶鍵槽）的HSK刀柄，可傳遞的最大扭矩是靠刀柄與主軸之間的摩擦實(shí)現(xiàn)的，其大小除與錐度配合精度之差有關(guān)外，還取決于拉緊力。一個(gè)HSK63號(hào)刀柄的滑動(dòng)扭矩在按照DIN標(biāo)準(zhǔn)推薦的18KN拉緊力情況下為138～186Nm，如果把拉緊力提高到21kN，滑動(dòng)扭矩大約可提高20%，達(dá)161～218Nm。
具體選擇時(shí)可查閱相關(guān)手冊(cè)，根據(jù)其所列的極限彎矩和極限扭矩來選擇刀柄規(guī)格。表8-14為HSK刀柄的規(guī)格分布。
表8-14 HSK刀柄的規(guī)格分布
目前使用最廣泛的是HSK-A型，大約占總量的98％，HSK-A型刀柄如圖8-65所示。
圖8-65 兩面接觸的HSK-A型刀柄
（轉(zhuǎn)載）
