高速铣削可以大幅度提高加工效率，也对加工环境提出了更高的要求。除了主轴和进给系统要适合高速加工外，还必须对刀具系统提出更高的要求。下面就高速加工对工具系统的要求做一简单分析。

高速加工要求确保高速下主轴与刀具的联结状态不能发生变化。但是，高速主轴的前端作孔由于离心力的作用会膨胀，膨胀量的大小随着旋转半径与转速的增大而增大，而标准的7:2实心刀柄尺寸不变，因此标准锥度联结的刚度会下降，在拉杆拉力的作用下，刀具的轴向位真会发生改变，如下图所示。主轴的膨胀还会引起刀县及夹紧机构质心的偏离，从而影响王轴的动平衡。要保证这种联结在高速下仍有可靠的轴向接触，需有很大的过盈量来抵消高速旋转时主轴辅端的膨胀。例如，标准40号锥孔初始过盈量为15-~20μm，再加上消除锥度配合公差带的过盈量(锥度公差带达13μm),因此这个过盈量很大。这样大的过盈量需拉杆产生很大的拉力，拉杆产生这样大的拉力般很难实现，对换刀也非常不利，还会使主抽端部彭胀，对主轴前轴承有不良影响。

在高速离心力作用下主轴膨胀

1. HSK刀柄

HSK(德文Hohlschafkegel缩写)刀柄是德国阿亨(Aachen)工业大学机床研究所在20世纪90年代初开发的一种双面夹紧刀柄，这种结构是专为高速机床主轴开发的一种刀轴联结结构，已被DIN标准化。HSK短锥刀柄采用1: 10的锥度，锥柄部分采用薄壁结构，锥度配合的过盈量较小，对刀柄和主轴端部关键尺寸的公差要求特别严格。由于短锥严格的公差和具有弹性的薄壁，在拉杆轴向拉力的作用下，短锥有一定的收缩，所以刀柄的短谁和端面很容易与主轴相应结合面紧密接触，具有很高的联结精度和刚度。当主轴高速旋转时，尽管主轴端会产生扩张，但短锥的收缩得到部分伸张，仍能与主轴锥孔保持良好的接触，主轴转速对联结刚度影响小。拉杆通过楔形结构对刀柄施加轴向力，如下图所示。

刀柄和主轴约束方式

HSK的缺点: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(价格尼普通标准7:24刀柄的1.5~2倍):另外，解决高速刀具刀柄材料的问题也十分紧迫，如果刀柄材料热交形较大，会使刀柄装配精度低，造成不易装卸等问题。

2.热装刀柄

热装刀柄工具系统的装夹原理是用感应加热等方法将刀柄加热，当温度达到315~425℃时，使负公差的刀柄内径充分扩大到刀具柄部能插入的程度，将刀具柄部插入内孔，然后冷却刀柄，靠刀柄冷却收缩以很大的夹紧力同心夹紧刀具。

热装(热压配合)刀具具有径向跳动小、夹紧力大且稳定可靠、刚性好等优点，非常适合高精切削加工。使用热装刀具可获得高精度和表面粗糙度优良的产品，可延长刀具的使用寿命，显著提高加工效率，深受用户欢迎。但是，热装刀具要求使用专用装置。

3.液压刀柄

油压夹头能够提供足够的刚性和动平衡，并能使刀具柄部与夹头的轴心成一直线。油压夹头的特点是，其内有较薄的套，此套在油压作用下传递压力并能实现刀具夹紧，如下图所示。带薄壁内套的油压夹头用于夹持焊接刀具有时会发生破损的情况，油压夹具只能夹持因柄刀具，不适合夹持非圆柄刀具。

液压刀柄