摘要：介紹了幾種全能型短錐模塊工具系統的原理、特點，并對其進行了分析。
1 問題的提出
隨著工具系統的逐步更新換代及對機械環境的要求，當前國際上正風行全能型短錐模塊式工具系統。該系統以較高的定位精度、可靠的平衡性能及良好的剛性和韌性而占領了模塊化工具系統的制高點，大有取代7:24錐柄之勢。因7:24錐柄完全靠錐面定位，且體積大、轉速低、重復換刀時間長，已遠遠不能適應高精產品的加工。目前，國際上許多工具廠家推出了全能型短錐模塊式工具系統：1987年美國Kennametal及德國Widia公司聯合研制了“1:10短錐KM模塊工具系統”，并首次提出了端面及錐度雙定位原理。隨后瑞典Sandvik公司又提出了“三棱圓短錐CAPTO工具系統”，而德國又于1993年正式頒布了DIN69893標準，即HSK工具柄標準，它與KM系統基本相似。幾種系統相得益彰，在工具行業掀起一股熱浪。
2 工作原理
KM、HSK及CAPTO系統都分為手動和機動兩種，用雙重配合定位原則，即在足夠的拉緊力作用下，短圓錐柄產生一定的彈性變形而與錐面過盈配合，實現錐肩端面與錐面雙定位，因二者的結構不同，其工作原理也不同。
(a)接釘從后面緊固
(b)端面緊固
(c)拉桿操縱膨脹套緊固
圖1 CAPTO夾緊系統
CAPTO系統
如圖1,夾緊有三種方式，第一種方法適用于在加工中心上使用的轉動型刀具，用一個中心拉釘在后面緊固切削頭部模塊見圖1(a)；第二種方法從端面緊固切削頭部模塊見圖(1b)；第三種方法是采用拉桿將一個膨脹套壓入刀具的內槽中，形成牢固連接，適用于車削加工和用于車床上的轉動型刀具見圖(1c)。
(a)鋼球鎖緊機構
(b)卡簧鎖緊機構
圖2 KM、HSK夾緊系統
KM、HSK系統
如圖2,第一種KM結構，夾緊單元采用帶鎖緊的滾球滾道系統。通過旋轉轉矩螺釘拉桿沿徑向移動，將滾球頂進切削單元滾道中，滾道帶35°錐體，鋼球沿錐體帶動切削單元向夾緊單元移動，通過擠壓下的壓配合，達到雙定位如圖2(a)。第二種HSK結構，采用卡簧機構，旋轉拉釘，利用導向套的移動引起卡簧的變形來實現雙定位如圖2(b)。
機動鎖緊即無需使用扳手，全自動快換工具系統具有刀具存儲的處理能力，通過激活機床控制系統的信號，即可實現刀具的快換。
3 特點
相同點
采用小錐度傳統的7:24錐柄錐度大于短錐的錐度，小錐度的錐柄易于加工，且其定位性能好。
采用雙定位
圖3 雙定位
從理論上講，只有實現無間隙配合才能達到高的定位精度，而1:10短錐系統正是采用了這個原理。在足夠的拉緊力作用下，利用錐度的彈性變形產生過盈配合，實現端面和錐面雙定位，因此它的精度高，連接剛性好(見圖3)。
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