2 HSK工具系统标准的制订

3 DIN标准与ISO标准的主要差异

4 采用两种标准的HSK工具系统性能分析

1. 定位精度
   HSK刀柄的定位精度包括轴向定位精度和径向定位精度。由于采用DIN标准和ISO标准的HSK刀柄均利用端面进行轴向定位，因此二者都具有很高的轴向定位精度(<0.001mm)，不存在差异。由于HSK刀柄利用锥面实现径向定心，因此其径向定位精度由HSK刀柄锥面大端与主轴锥孔大端的配合状况决定。以HSK-A63型刀柄与主轴为例，按DIN标准进行制造时，大端处的平均过盈量为8Micro;m而按ISO标准进行制造时，大端处的平均过盈量为12Micro;m。因此采用ISO标准更有利于保证刀柄的定位精度。
2. 联接刚度
   HSK刀柄与主轴的联接刚度与HSK刀柄锥面与主轴锥孔的配合状况以及刀柄、刀柄端面与主轴端面的拉紧状况密切相关。
   HSK刀柄在切削载荷作用下的变形曲线如图5所示。由图可知，HSK刀柄的联接刚度存在两种状态。A段曲线对应的工作载荷较低，刀柄联接刚度较高(变形较小)，此时的联接刚度与刀柄前端结构尺寸有关；B段曲线表明当作用于刀柄的工作载荷增大到一定程度后，刀柄变形急剧增大，联接刚度下降，动刚度很低，工作性能恶化，这种特征与刀柄锥部尺寸以及刀柄与主轴锥孔的配合状况有关。
   图5 DIN刀柄 在静载荷作用下的变形曲线
   HSK刀柄锥部尺寸以及刀柄锥部与主轴锥孔的配合状况对联接刚度的影响是双重的。一方面，为使HSK刀柄在较大工作载荷范围内保持较高刚度，必须保证有足够大的夹紧力传递到刀柄端面，使之与主轴端面紧密贴合，这就要求刀柄锥部与主轴锥孔的配合过盈量不能过大；另一方面，为使重载时刀柄的联接刚度不会急剧下降，就必须保证刀柄锥部与主轴锥孔的配合过盈量足够大。因此，为达到严格控制刀柄锥部与主轴锥孔配合过盈量的目的，无论是DIN标准还是ISO标准，都对刀柄锥部与主轴锥孔的加工精度提出了极高要求。
   以HSK-A63型刀柄与主轴锥孔为例，按DIN标准制造时，大端处的最大过盈量为12µm，最小过盈量为4µm；小端处的最大过盈量为8µm，最小 过盈量为-1µm(即出现间隙)。而按ISO标准制造时，大 端处的最大过盈量为17µm，最小过盈量为7µm ；小端处的最大过盈量为14µm，最小过盈量为4µm 。比较两种标准的刀柄配合过盈量可知，按DIN标准制造的HSK刀柄与主轴锥孔的配合过盈量较小，有利于保证将足够大的夹紧力传递到刀柄端面，使之与主轴端面紧密贴合，从而在较大工作载荷范围内获得较高联接刚度，但在重载条件下联接刚度将急剧下降，使工作条件恶化。按ISO标准制造的刀柄与主轴锥孔的配合过盈量较大，使可保持较高联接刚度的工作载荷范围有所缩小。ISO标准指出，只要夹紧力不小于该标准的规定值，即可确保70%以上的夹紧力传递到刀柄端面，因此工作载荷范围的缩小是有限的。ISO标准规定的刀柄锥度(1:9.98)与主轴锥孔的锥度(1:10)并不一致，从而可保证在刀柄锥部与主轴锥孔拉紧联接过程中，圆锥的大端首先接触，随着产生弹性变形，使刀柄与主轴的端面和锥面发生过定位全面接触，以确保其轴向、径向安装定位精度，并有利于防止具有高联接刚度的工作载荷范围缩小。若将刀柄锥度定为1:9.94，则小端过盈量仍与DIN标准相当。由此可见，按ISO标准制造的刀柄和主轴锥孔在重载条件下具有较高的联接刚度和较好的切削性能。此外，按ISO标准制造的HSK刀柄与主轴锥孔的配合过盈量变化量较小，因此系统性能更为稳定。

5 结论

1. 按ISO标准制造的HSK工具系统的刀柄与主轴锥孔配合过盈量较大，更易保证HSK刀柄的定位精度及系统性能的稳定性。
2. ISO标准对刀柄锥部和主轴锥孔分别采用不同的控制锥度(1:9.98和1:10)是合理的，有利于更好发挥HSK工具系统刚度高的性能优势。
3. 在保证足够夹紧力的前提下，按ISO标准制造的HSK工具系统更有利于重载切削。
4. 按DIN标准制造的HSK工具系统的刀柄与主轴锥孔配合过盈量稍小，夹紧更为可靠，更适用于高速、轻载加工。