动和破坏结构的动平衡，还会形成以接触前端为支点的条件，当刀具所受的弯矩超过拉杆
轴向拉力产生的摩擦力矩时，刀具会以前段接触区为支点摆动。在切削力作用下，刀具在
主轴内锥孔的这种摆动，会加速主轴锥孔前段的磨损，形成喇叭口，引起刀具轴向定位误
差。
    7/24 锥度联结的刚度对锥角的变化和轴向拉力的变化很敏感。当拉力增大 4～8 倍时，联
结的刚度可提高 20%～50%，但是，过大的拉力在频繁的换刀过程中会加速主轴内孔的磨
损，使主轴内孔膨胀，影响主轴前轴承的寿命。
    另外，如前所述，这种实心刀柄的锥联结在高速旋转时，主轴端部扩张量大于锥柄的扩

 

张量，高速性能差，不适合超高速主轴与刀具的联结。
   三、标准 7/24 锥联结的优缺点
    标准的 7/24 锥联结有许多优点：因不自锁，可实现快速装卸刀具；刀柄的锥体在拉杆
轴向拉力的作用下，紧紧地与主轴的内锥面接触，实心的锥体直接在主轴内锥孔内支承刀
具，可以减小刀具的悬伸量；这种联结只有一个尺寸即锥角需加工到很高的精度，所以成
本较低而且可靠，多年来应用非常广泛。
    但是，7/24 联结也有一些缺点；锥度较大，锥柄较长，锥体表面同时要起两个重要的作
用，即刀具相对于主轴的精确定位及实现刀具夹紧并提供足够的联结刚度。由于它不能实
现与主轴端面和内锥面同时定位，所以标准的 7/24 刀/轴锥联结在主轴端面和刀柄法兰端
面间有较大的间隙。在 ISO 标准规定 7/24

“ ”

锥度配合中，主轴内锥孔的角度偏差为 － ，刀

“ ”

柄锥体的角度偏差为 ＋ ，以保证配合的前段接触，所以它的径向定位精度往往不够，在
配合的后段还会产生间隙，如典型的 AT4 级(ISO1947，GB11334-89)锥度规定角度的公差
值为 13″，这就意味着配合后段的最大径向间隙高达 13μm，这个径向间隙会导致刀尖的跳
动和破坏结构的动平衡，还会形成以接触前端为支点的条件，当刀具所受的弯矩超过拉杆
轴向拉力产生的摩擦力矩时，刀具会以前段接触区为支点摆动。在切削力作用下，刀具在
主轴内锥孔的这种摆动，会加速主轴锥孔前段的磨损，形成喇叭口，引起刀具轴向定位误
差。
    7/24 锥度联结的刚度对锥角的变化和轴向拉力的变化很敏感。当拉力增大 4～8 倍时，联
结的刚度可提高 20%～50%，但是，过大的拉力在频繁的换刀过程中会加速主轴内孔的磨
损，使主轴内孔膨胀，影响主轴前轴承的寿命。
    另外，如前所述，这种实心刀柄的锥联结在高速旋转时，主轴端部扩张量大于锥柄的扩

 

张量，高速性能差，不适合超高速主轴与刀具的联结。

                             

图 2　HSK 刀柄与主轴联结结构

    HSK 也有缺点：它与现在的主轴端面结构和刀柄不兼容；制造精度要求较高，结构复
杂，成本较高(刀柄的价格是普通标准 7/24 刀柄的 1.5～2 倍)；锥度配合过盈量较小(是 KM
结构的 1/5～1/2)，极限转速比 KM

 

结构低。

2.

 

改进型的设计

    该类型的联结是以开发出比普通 7/24 锥联结具有较好精度、刚度和高速性能，同时又能

 

与现存的主轴端部和刀柄兼容为出发点设计出来的。

    锥面与端面同时接触定位的 WSU-1

“

”

：这种设计利用了 虚拟锥度 的概念，即以离散的点

或线形成一个锥面，与主轴内锥孔面接触(见图 3)

 

。实现这些点线接触 的元件是弹性的，因

此，当拉杆轴向拉力使刀柄与主轴端面定位接触时，只会使刀柄锥体的这些弹性元件变形，
刀柄不变形。这种方法可使接触锥部获得较大的过盈量，而不需太大的拉力，也不会使主