浅谈刀柄的种类与特点
伟泽作
百家号06-2904:50
刀柄作为连接机床和刃具的重要“桥梁”，关系着加工精度、刃具寿命、加工效率等的优劣，最终影响加工质量与加工成本。

因此，如何正确选择一把合适的刀柄就显得非常重要。

由于各种加工的要求不尽相同，与之相呼应是不同夹紧方式的刀柄。

在这里，对各种刀柄的普遍特点做简单介绍。

（一）弹簧刀柄
工作原理：利用有锥度的弹簧夹套在轴向移动（锁紧）的过程中逐渐收缩，实现夹紧刃具。

适用范围：钻头、铰刀、精加工立铣刀等
特点：夹持范围大；
通用性好；
精度高（仅限部分厂家）。

关键点：弹簧夹套是否能够完美均匀收缩是决定跳动精度的关键因素之一；轴承式螺母可大幅降低锁紧时对夹套的扭力。

弹簧夹套在4D处跳动精度
级别
代表
20μm以内
普通级
普通ER夹套
10μm以内
精密级
精密ER夹套
5μm以内
超精密
少数厂家
3μm以内
顶级
高精度NBC夹套
（二）液压刀柄
工作原理：利用液压使刀柄内径收缩实现夹紧刃具。

适用范围：立铣刀、硬质合金钻头、金刚石铰刀等的高精度加工。

特点：操作方便，只需1根T型扳手即可拧紧，属于所有刀柄中夹持方式最简单的；
精度稳定，扭紧力不直接作用于夹持部分，即使新入职的操作人员也可以稳定装夹；
完全防水、防尘；
防干涉性能好，市面上部分细长型液压刀柄，已可媲美热缩刀柄的防干涉性能。

（三）热缩刀柄
工作原理：利用刀柄和刃具的热膨胀系数之差，实现夹紧刃具。

适用范围：干涉条件要求较高的加工场合。

特点：防干涉性好；
夹持范围小，只能夹持一个尺寸的刃具；
初期跳动精度较好（随着加热次数的增加下降较快）；
需专门的加热冷却装置，安全性差，对操作人员要求高。

（四）强力铣刀柄
工作原理：通过螺母压迫刀柄本体收缩，实现夹持刃具。

适用范围：立铣刀的重切削。

特点：高刚性；
夹持力强，是所有夹持类刀柄中夹持力最大的。

防干涉性不好；（最近也有厂家推出了螺母外径仅为32mm的强力铣刀柄）
跳动精度一般，普遍在0.02mm以下，但也有厂家做到了5~10μm。

要点：弹性形变是否均匀，收缩量是否足够。

（夹头加厚设计，可以增加刚性，承受立铣刀的重切削。

）
典型案例：日本大昭和公司制作的强力铣刀柄，采用了非常独特的狭缝结构，可以使夹头均匀变形，拥有强大的夹持力及稳定的跳动精度。

（五）侧固式刀柄
原理：正如其名，通过侧面固定螺丝锁紧刃具。

适用范围：用于柄部削平的钻头、铣刀等粗加工。

特点：结构简单，夹紧力大；但精度和通用性较差。

以上是关于主要刀柄的介绍。

整体而言，刀柄行业仍然良莠不齐，虽说刀柄的精度也在不断提高，刀柄品牌在逐渐增多，这为用户提供了更多选择。

但是，相当一部分用户对于刀柄的重要程度仍然认识不足：过于重视初期成本，而忽视了高品质刀柄可带来的加工效率、加工质量的提升，倾向于选择更廉价刀柄，而非更高品质刀柄，结果反而导致最终加工成本更高，进而制约企业的发展。

因此，选刀时既要关注不同刀柄的特点，同时更要关注不同品牌刀柄的品质。

.
目前主要标准有BT、
SK、CAPTO、BBT、HSK等几种规格的主轴型号。

BT，BBT，均为日本标准，现也是普遍使用的一种标准。

SK（DIN6987）德国标准
传统刀柄，有ER型，强力型，侧固型，平面铣刀型，钻夹头，莫氏锥柄
现代有液压刀柄，热胀刀柄，PG（冷压）型。

精度和作用
编辑
BT，SK，是一种简单的，流行的主轴刀柄连接标准，主要有BT30，BT40，BT50，SK30。

等。

模具行业，及高速雕刻机，用到比较多，
HSK型性属于，后期的高速所需诞生的。

HSK-E型，F型，都可以在三四万转的情况下，正常加工，为高精度的工件，提供了保障。

目前，日系标准，BIG的刀柄是比较好的，欧系的REGO-FIX AG比较好。

各种刀柄介绍
编辑
HSK刀柄
HSK工具系统是一种新型的高速短锥型刀柄，其接口采用锥面和端面同时定位的方式，刀柄为
HSK刀柄结构图
中空，锥体长度较短，锥度为1/10，有利于实现换刀轻型化和高速化。

如图1．2所示。

由于采用空心锥体和端面定位，补偿了高速加工时主轴孔与刀柄的径向变形差异，并完全消除了轴向定位误差，使高速、高精度加工成为可能。

这种刀柄在高速加工中心上应用越来越普遍。

KM刀柄
该刀柄的结构与HSK刀柄相似，也是采用了空心短锥结构，锥度为1/10，并且也是采用锥面
KM刀柄结构图
和端面同时定位、夹紧工作方式。

如图1．3所示，主要区别在于使用的夹紧机构不同，KM的夹紧结构已申请了美国专利，它使用的夹紧力更大，系统的刚度更高。

不过由于KM 刀柄锥面上开有两个对称的圆弧凹槽(夹紧时应用)，所以相比之下显得单薄，有些零件的强度较差，而且它需要非常大的夹紧力才能正常工作。

另外，KM刀柄结构的专利保护限制了该系统的迅速推广应用。

NC5刀柄
它也采用了空心短锥结构，锥度为1/10，并且也是采用锥面和端面同时定位、夹紧工
作方式。

由于扭矩是由NC5刀柄前端圆柱上的键槽传递的，刀柄尾部没有传递扭矩的键槽，所以轴向尺寸比HSK刀柄短。

NC5刀柄结构图
它与前面两种刀柄的最大区别在于刀柄没有采用薄壁结构，刀柄锥面处增加了一个中间锥套。

KM刀柄和HSK刀柄是通过薄壁的变形来补偿刀柄和主轴制造误差，保证锥面和端面同时可靠的接触，而NC5刀柄是通过中间锥套的轴向移动达到这个目的。

中间锥套的轴向移动动力来自刀柄端面上的碟形弹簧。

由于中间锥套的误差补偿能力较强，因此NC5刀柄对主轴和刀柄本身的制造精度的要求可稍低些。

另外，NC5刀柄内仅有一个安装拉钉的螺钉孔，孔壁较厚，强度高，可采用增压夹紧机构，满足重切削的要求。

这种刀柄的主要缺点是刀柄和主轴锥孔之间增加了一个接触面，刀柄的定位精度和刚度有所下降。

CAPTO刀柄
图1．5为Sandvik公司生产的CAPTO刀柄。

这种刀柄的结构不是圆锥形，而是三棱圆锥，其棱为圆弧形，锥度为1/20，并且空心短锥结构，采用锥面与端面同时接触定位。

三棱圆锥结构可实现两个方向都无滑动的转矩传递，不再需要传动键，消除了因传动键和键槽引起的动平衡问题。

三棱圆锥的表面大，使刀柄表面压力低、不易变形、磨损小，因而精度保持性好。

但三棱圆锥孔加工困难，加工成本高，与现有刀柄不兼容，配合会自锁。

1. 根据主轴锥孔分两大类
按加工中心主轴装刀孔的锥度通常分为两大类：
锥度为7: 24的SK通用刀柄
锥度为1: 10的HSK真空刀柄
锥度为7: 24的SK通用刀柄
7：24指的是刀柄锥度为7：24，为单独的锥面定位，锥柄较长。

锥体表面同时要起两个重要作用，即刀柄相对于主轴的精确定位以及实现刀柄夹紧。

优点：不自锁，可以实现快速装卸刀具;制造刀柄只要将锥角加工到高精度即可保证连接的精度，所以刀柄成本相对较低。

缺点：在高速旋转时主轴前端锥孔会发生膨胀，膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大，锥度连接刚度会降低，在拉杆拉力的作用下，刀柄的轴向位移也会发生改变。

每次换刀后刀柄的径向尺寸都会发生改变，存在着重复定位精度不稳定的问题。

锥度为7:24的通用刀柄通常有五种标准和规格：
1. 国际标准 IS0 7388/1 (简称IV或IT)
2. 日本标准 MAS BT(简称BT)
3. 德国标准 DIN 2080型(简称 NT或ST)
4. 美国标准 ANSI/ASME(简称CAT)
5. DIN 69871 型(简称JT、DIN、DAT或者DV)
拉紧方式：
NT型刀柄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。

通用性：
1)目前国内使用最多的是DIN 69871型(即JT)和日本MAS BT 型两种刀柄;
2)DIN 69871型的刀柄还可以安装在ANSI/ASME主轴锥孔的机床上;
3)国际标准IS0 7388/1型的刀柄还可以安装在DIN 69871型、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。

锥度为1: 10的HSK真空刀柄
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。