刀柄種類與特點解析 助力實現高精度加工
2025.6.30
在加工中心進行加工時，需要根據加工內容合理選用切削刀具，而用于將刀具安裝到加工中心上的部件稱為刀柄。刀柄有多種類型，為實現高精度加工，選擇合適的刀柄至關重要。本文將介紹主要刀柄的種類、特點及安裝時的注意事項。
什么是刀柄
刀柄是加工中心進行加工時不可或缺的部件。首先將介紹刀具刀柄的基本作用和分類。
刀柄是用于將刀具安裝到加工中心等設備的部件
刀柄是指在將立銑刀、鉆頭等切削刀具安裝到加工中心等設備上時，用于夾持刀具的部件。
首先，加工中心的主軸接口形狀由ISO標準規定，可使用的刀具軸徑也有明確限制。但為了完成多樣化的加工任務，須配合固定不同粗細、長度和形狀的刀具，因此刀具刀柄成為不可或缺的部件。
其次，刀柄的作用不僅限于固定刀具，通過將刀柄與延長桿或刀頭組合，還可以構建適合特定加工需求的刀具系統。
此外，刀柄的形狀也遵循ISO標準。在日本，BT標準較為常見，而其他國家則有各自主流的標準。通常情況下，刀具軸徑越大，刀柄的直徑也會相應加粗。
大致可分為兩類
刀具刀柄可進一步細分為 “刀柄”和“刀桿”兩類。關于刀柄的細節將在后文詳述，其刀具夾持部分為承接式結構。
而刀桿的刀具夾持部分為插合式結構，用于固定銑刀、側銑刀等外徑較大的圓盤狀及圓筒狀刀具。與刀柄不同的是，刀桿的軸徑、長度及鍵槽尺寸等參數已按不同規格標準化，這是其顯著特征。
代表性刀柄的種類與特點
刀柄中最主要的類型包括“彈簧刀柄”、“強力銑削刀柄”、“熱縮刀柄”、“液壓刀柄”、“側固式刀柄”五種。以下分別介紹其概況與特點。
彈簧刀柄
彈簧刀柄是刀柄中最常見的類型，常用于鉆頭、鉸刀、絲錐、小徑立銑刀等刀具。
由彈簧夾頭（Collet）和夾頭單元（Collet Unit）組成，通過擰緊螺母推動夾頭收縮，夾緊刀具柄部。
彈簧夾頭按刀具軸徑以0.5mm為間隔分級，需根據刀具軸徑選擇合適規格。需注意的是，其夾持力低于其他刀柄，不適合固定較粗的刀具。
銑削刀柄
銑削刀柄是用于夾持立銑刀等大直徑刀具的刀柄，又稱 “滾柱夾頭（Roll Chuck）”。其內部通過細棒狀滾柱（滾針）夾緊刀具，具有夾持力強的特點，適用于需要較大切削力的加工場景，如使用大直徑立銑刀時。
銑削刀柄可使用的刀具直徑由夾頭孔徑決定。但由于夾緊后夾頭孔徑僅收縮數十微米，因此要求刀具柄徑具有較高精度。此外，夾頭本身尺寸較大，會增加刀具整體長度，且抗彎剛性略低。
熱縮刀柄
熱縮刀柄通過加熱刀柄孔使其膨脹，待其冷卻后固定刀具，無需機械夾緊結構。由于利用熱膨脹原理固定刀具，刀柄可設計得較細，以避免加工時與工件發生干涉。
此外，熱縮刀柄需通過專用設備安裝，因此能夠確保安裝質量。其安裝精度、剛性、夾持力均表現優異，較適用于高精度加工。
而且，由于刀柄能夠設計得更為緊湊，刀具對工件的接近能力得到顯著提升。
但因其采用熱固定方式，夾頭的加熱和冷卻需要一定時間。此外，其適用的刀具柄徑固定，故，刀具的選擇范圍受到限制。
液壓刀柄（油壓刀柄）
液壓刀柄是內部設有液壓機構的刀柄。其通過扳手擰緊壓縮內部液壓油，使刀具夾持面膨脹從而夾緊刀具，因此也被稱為“油壓刀柄”。
液壓刀柄與熱縮刀柄同樣具備前端緊湊的優點，且無需熱縮設備，操作比彈簧刀柄更便捷。同時，由于液壓油包裹刀柄軸頸，減振效果較好。但使用過程中，油液溫度變化可能會影響性能，且其壽命相對較短，需注意維護。
側固式刀柄
側固式刀柄，顧名思義是通過側面螺釘固定刀具的刀柄。其夾持力優異，適合固定大直徑刀具，具有結構簡單、操作方便的特點。
需注意的是，由于其采用螺釘固定，剛性較低，容易產生振動。
其他刀柄的種類與特點
前文介紹的刀柄均為插入式固定刀具的類型，同時也有與刀具一體化的刀柄。以下將介紹其中常用的兩種一體刀柄。
前端可換式一體刀柄
前端可換式一體刀柄，顧名思義是刀柄與前端刀具一體化的刀柄，通過更換刀具，同一尺寸的刀柄可應對多種加工需求。由于刀具通過螺紋擰入刀柄內，可縮短工具整體長度，進而提升加工能力。
然而，一旦刀具破損，可能會有螺紋部分殘留在刀柄內，導致刀柄無法使用。此外，刀具的互換性略有不足也是其缺點之一。近年來，多家刀具制造商雖已推出一體型刀柄，但可安裝的刀具因制造商而異，因此較難實現在A公司的前端可換式一體刀柄上安裝B公司的刀具。
刃尖（刀片）可換式一體刀柄
刃尖（刀片）可換式一體刀柄同樣為前端與刀柄一體化設計，但其區別在于僅可更換刃尖（刀片）。由于采用一體化設計，可縮短工具整體長度，且切削性能相比典型刀柄更高。
刃尖可換式一體刀柄尤其在 BT30機床上使用時效果顯著。BT30機床整體設計緊湊，因此相比其他規格機床，其刀柄尺寸較小，與主軸的連接強度也較弱。但是，使用可縮短工具長度的刃尖可換式一體刀柄，能夠抑制加工時的振動，進而有望提升加工能力。若貴公司正在使用BT30規格機床，不妨考慮采用該類型的刀柄。
工具安裝到刀柄時的注意事項
在將工具安裝到刀柄上時，為了確保實現預期的加工效果，使用前務必注意確認以下內容。
根據用途和目的區分選用
需要根據所使用的工具選擇合適的刀柄。在日本，BT刀柄是主流，但除此之外還有多種規格的接口標準。須注意機床主軸端的接口與工具端的接口相匹配。
若使用不匹配的刀柄，工具不僅會產生不必要的振動，導致加工精度下降，還可能會縮短工具壽命。
檢查刀柄接觸面是否有污漬
使用前需仔細檢查刀柄接觸面（柄部）是否有劃痕、污垢、銹跡等。若接觸面存在劃痕或污垢，會導致工具與刀柄的緊固剛性下降，進而影響加工精度。每次裝卸工具時均需進行檢查，若發現附著物應及時清除。
若發現銹跡，需盡快處理。刀柄生銹不僅會加速自身老化，銹跡還有可能附著到加工中心主軸等部位，對其他加工任務造成嚴重影響。使用后應取下刀柄徹底清洗，仔細擦干水分并涂抹防銹油。
選擇合適的刀柄從而實現高精度加工
雖然刀柄有多種類型，其結構和適用場景各有不同。但是，只要掌握其特點并靈活運用，就能更輕松地實現預期的加工效果。
逐步培養根據具體加工需求快速判斷適用刀柄的能力，在此基礎上合理選用刀柄至關重要。本文介紹了5種典型刀柄及2種一體型刀柄，這些均為高頻使用的刀柄類型，熟記其特點將有助于實際應用。
