摘要：介绍了几种全能型短锥模块工具系统的原理、特点，并对其进行了分析。
1 问题的提出
随着工具系统的逐步更新换代及对机械环境的要求，当前国际上正风行全能型短锥模块式工具系统。该系统以较高的定位精度、可靠的平衡性能及良好的刚性和韧性而占领了模块化工具系统的制高点，大有取代7:24锥柄之势。因7:24锥柄完全靠锥面定位，且体积大、转速低、重复换刀时间长，已远远不能适应高精产品的加工。目前，国际上许多工具厂家推出了全能型短锥模块式工具系统：1987年美国Kennametal及德国Widia公司联合研制了“1:10短锥KM模块工具系统”，并首次提出了端面及锥度双定位原理。随后瑞典Sandvik公司又提出了“三棱圆短锥CAPTO工具系统”，而德国又于1993年正式颁布了DIN69893标准，即HSK工具柄标准，它与KM系统基本相似。几种系统相得益彰，在工具行业掀起一股热浪。
2 工作原理
KM、HSK及CAPTO系统都分为手动和机动两种，用双重配合定位原则，即在足够的拉紧力作用下，短圆锥柄产生一定的弹性变形而与锥面过盈配合，实现锥肩端面与锥面双定位，因二者的结构不同，其工作原理也不同。
(a)接钉从后面紧固
(b)端面紧固
(c)拉杆操纵膨胀套紧固
图1 CAPTO夹紧系统
CAPTO系统
如图1,夹紧有三种方式，第一种方法适用于在加工中心上使用的转动型刀具，用一个中心拉钉在后面紧固切削头部模块见图1(a)；第二种方法从端面紧固切削头部模块见图(1b)；第三种方法是采用拉杆将一个膨胀套压入刀具的内槽中，形成牢固连接，适用于车削加工和用于车床上的转动型刀具见图(1c)。
(a)钢球锁紧机构
(b)卡簧锁紧机构
图2 KM、HSK夹紧系统
KM、HSK系统
如图2,第一种KM结构，夹紧单元采用带锁紧的滚球滚道系统。通过旋转转矩螺钉拉杆沿径向移动，将滚球顶进切削单元滚道中，滚道带35°锥体，钢球沿锥体带动切削单元向夹紧单元移动，通过挤压下的压配合，达到双定位如图2(a)。第二种HSK结构，采用卡簧机构，旋转拉钉，利用导向套的移动引起卡簧的变形来实现双定位如图2(b)。
机动锁紧即无需使用扳手，全自动快换工具系统具有刀具存储的处理能力，通过激活机床控制系统的信号，即可实现刀具的快换。
3 特点
相同点
采用小锥度传统的7:24锥柄锥度大于短锥的锥度，小锥度的锥柄易于加工，且其定位性能好。
采用双定位
图3 双定位
从理论上讲，只有实现无间隙配合才能达到高的定位精度，而1:10短锥系统正是采用了这个原理。在足够的拉紧力作用下，利用锥度的弹性变形产生过盈配合，实现端面和锥面双定位，因此它的精度高，连接刚性好(见图3)。
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