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机床主轴速度无疑在逐渐增大，且请看看五年前加工中心的标准速度同今天的对比。由于转速极高，对刀柄和主轴连接端动态变化的敏感性也在不断提高。
高速旋转时，一般机床的主轴锥孔在离心力的作用下往往会稍稍张大。普通V形槽刀柄仅仅和主轴锥孔接触，在动态加工条件下刀柄轴向移动，使通常设定为固定值的刀具定位基准发生变化。这样一来，切削精度就会受到影响。
日本大阪Nikken Kosakusho Works公司开发出了一种"3锁"或三面定位刀柄，克服了常规V形槽式锥柄在高速旋转条件下的不足。
为了解决主轴"喇叭口"（有时称"主轴锥孔张大"）问题，比较常用的方法是设计一个同主轴锥孔和主轴鼻都接触的刀柄结构，两面接触可使刀柄在径向和轴向保持固定，形成比较刚性的连接。
刀柄与主轴鼻突缘的接触避免刀柄在高速旋转时进一步伸入主轴孔，另外，锥面和端面同时接触还有助于阻止刀柄在切削力的作用下产生挠变。 （图片）
图1： Nikken三面定位刀柄利用预载锥套把刀柄压在主轴孔里，
可以看到锥套上有一条便于锥套活动的缝。高速的离心力引起主轴孔口张大，
预载锥套随之胀大，使刀柄和主轴孔保持紧密的接触。 在端面和锥面双重接触的刀柄中，最流行的大概是HSK系列短锥空心柄。而Nikken 刀柄为机加车间提供了选择机会-他们可以选择现有的V形槽刀柄或选择三面定位刀柄。HSK刀柄则不然，它排斥HSK以外的任何刀柄形式。
此外，三面定位刀柄利用弹簧机构实现锥面和端面的接触，使锥柄可靠地顶入主轴孔，并能补偿主轴孔在离心力作用下产生的动态变形。弹簧机构由锥套和象常规V型槽刀柄那样的整体锥芯组成。
锥套开有一条轴向缝槽，这样不管锥芯如何锥套可以活动。开缝锥套和锥形突缘之间有一个盘式弹簧，拉杆把刀柄拉入主轴孔后，盘簧受压，从而对锥套产生预载，致使整个锥柄同主轴孔完全接触。
刀柄插入机床主轴孔以后，通常在主轴端面和刀柄突缘顶部之间留有4mm的间隙，而Nikken 刀柄增加了2mm的余量，剩余间隙利用精密加工的调整垫片加以填补。（图片）
图2：本图示意“三锁”或“三面定位”方式的缘由在高速操作过程中，
预载锥套膨胀，便刀柄和主轴孔保持锥面接触。第三接触点是主轴鼻和刀柄突缘的接触。
刀柄突缘和主轴鼻之间的用精密加工的调整垫片进行弥补。 先采用Nikken 提供的塞规对间隙进行精确测量，然后使垫片安装就位，以弥补间隙并使主轴端面接触刀柄。不同主轴的间隙偏差就是用这个方法加以弥合的。
刀柄被拉杆拉入主轴孔后，锥套就在弹簧作用下顶住锥孔。一旦刀柄突缘接触主轴鼻，拉杆的作用停止，但它的全部拉力保持不变，不管主轴速度有多大。
此时，刀柄锥套保持受压状态不变，当主轴速度增大、主轴孔开始"喇叭口"变形时，锥套随之膨胀而补偿主轴孔的变形，并保持主轴锥孔与刀柄的接触，其结果，在动态切削条件下形成比较稳定的连接。
由于刀柄同主轴鼻接触，刀柄体不可能随着主轴孔口的张大而继续内伸，这样就保证刀柄定位蕨固定不变，并达到较高的精度。
该公司人士介绍，盘簧在锥套底部形成一个阻尼区，它的作用就象减振垫，减振作用使刀柄吸收切削时产生的振动和微小挠曲，于是切削刀具可以提高转速，机床本身也能延长寿命。
12/20/2004
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