当高速旋转的离心力导致锥孔扩张时，弹簧会使轴套产生轴向位移，补偿径向间隙，确
保径向精度，由于刀柄本体并未产生轴向移动，因此又能保证工具系统的轴向精度。
图 3 BT 刀柄与 Big-plus 刀柄对比图
4.Big-plus
工具系统
Big-plus 工具系统是日本大昭和精机公司开发的改进型 7:24 锥柄工具系统(见图 3) 。该系
统与现有的 7:24 锥柄完全兼容，它将主轴端面与刀具法兰间的间隙量分配给主轴和刀柄
各一半，分别加长主轴和加厚刀柄法兰的尺寸，实现主轴端面与刀具法兰的同时接触。装
入刀柄时伴随主轴孔的扩张使刀具轴向移动达到端面接触。
与 BT 锥柄相比，Big-plus 锥柄对弯矩的承载能力因有一个加大的支撑直径而提高，从而
增加了装夹稳定性。Big-plus 工具系统的夹持刚性高，因此在高速加工中可减少刀柄的跳
动，提高重复换刀精度。
3
国内新型工具系统的研究
我国在新型工具系统的研究方面起步较晚，对工具系统进行实质性分析研究的成果较少。
其中成都工具研究所的梁彦学高工、张铁铭高工、赵柄桢高工在引进 HSK 工具系统标准、
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探索制造工艺及动平衡方面作了许多工作。成都工具研究所 九五 期间承担了国家重点科
技攻关专题《数控机床工具系统工程化技术的开发研究》，主要成果是引进了 HSK 刀柄的
制造标准，开发了相应的加工工艺，并据此制造出了 HSK 刀柄及部分检测设备，填补了
国内空白。
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在此基础上，成都工具研究所和江苏大学等单位共同承担的国家 十五 科技攻关课题 高
”
速加工工具系统的开发与应用 ，利用有限元法对高速状态下 HSK 工具系统的特性进行
了仿真分析、建立了力学模型和专家知识库，为掌握其结构动态、静态特性、工作机理提供
了科学理论指导和依据； 建立了 HSK 工具系统柄的标准图库及 HSK 工具系统产品图库，
制定了 HSK 工具系统的制造技术规范；完成了 HSK 工具系统标准技术的研究工作，制
定了 HSK 工具系统国家标准，为我国 HSK 工具系统的产业化、推广应用并进入国际市场
打下了良好的基础。
江苏大学对 HSK 刀柄的结构进行优化，提出磨损后的 HSK 刀柄的重磨方法，减小了刀
柄加工误差的不利影响，使刀柄的性能更可靠，实现了磨损后的 HSK 刀柄再利用，降低
了生产成本，解决了 HSK 刀柄磨损后不能再利用的难题。华南理工大学的刘旺玉利用有
限元方法对 HSK 薄壁液压夹头夹紧扭矩进行了分析。山东大学的张松等借用非线性有限
元技术对 HSK 主轴/刀具联接的变形及接触应力分布进行了分析，讨论了旋转速度和过盈
量对接触应力的影响。
4
工具系统研究中存在的问题及其对策
1.
开发工具系统制造与检测一体化技术，提高刀柄的加工质量
高速加工的工具系统大都采用过定位的双面夹紧方式，因此对加工精度要求很高，否则