基于SEA柔性驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型頻域特性研究*

□ 王存堂 □ 任 飛 □ 謝方偉 □ 張 兵

江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 江蘇鎮(zhèn)江 212013

柔性驅(qū)動(dòng)技術(shù)是目前機(jī)器人行業(yè)亟需解決的一個(gè)難題[1]。在康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外開發(fā)的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器主要以集成伺服電機(jī)的剛性驅(qū)動(dòng)為主，整體柔性不足，在使用過程中極易造成二次傷害。將柔性驅(qū)動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于康復(fù)機(jī)器人領(lǐng)域，可以滿足機(jī)器人低能耗運(yùn)動(dòng)、柔順化動(dòng)作、自調(diào)整接觸等仿人性要求。面對(duì)這些問題，MIT的Pratt[2]研發(fā)出利用彈簧特性來設(shè)計(jì)出一種具有仿肌特征的串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器（SEA）?；維EA結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就是在驅(qū)動(dòng)源和負(fù)載之間串聯(lián)一個(gè)彈簧，從而實(shí)現(xiàn)精確的力控制，該驅(qū)動(dòng)器具有較低的力輸出阻抗、摩擦因數(shù)和適當(dāng)?shù)目刂茙挕９枮I工程大學(xué)的馬洪文[3]等人在SEA彈性元件中加入阻尼環(huán)節(jié)，可以更好地模擬人體肌肉變剛度[4]的特性。

SEA作為一種具有仿生彈性驅(qū)動(dòng)的力輸出裝置[5]，可以提高康復(fù)機(jī)器人對(duì)人類受損肢體的柔順性和安全性，克服人機(jī)交互過程中的問題。SEA中彈性組件一方面可以抵抗高沖擊載荷，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存和釋放能量；另一方面可通過控制形變量來實(shí)現(xiàn)力輸出。由于SEA具備上述優(yōu)點(diǎn)，目前在康復(fù)、助力以及工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)用日益廣泛[5]。近年來，許多研究人員開始關(guān)注SEA，在對(duì)SEA的動(dòng)力學(xué)模型方面做出了大量分析。但還存在以下兩個(gè)問題：①忽略電器元件造成的一些因素，動(dòng)力學(xué)模型太簡(jiǎn)化，對(duì)位置源控制方法探討不足；②針對(duì)各種控制方法，在康復(fù)機(jī)器人方面，SEA的低阻抗特性要求和驅(qū)動(dòng)帶寬之間呈反向關(guān)系。

由于在SEA中驅(qū)動(dòng)源伺服電機(jī)可以對(duì)速度、位置精度進(jìn)行準(zhǔn)確控制[5]，同時(shí)可以通過閉環(huán)反饋將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。因此按目前控制方式分類，SEA動(dòng)力學(xué)模型可分成兩類：位置源或速度源和力源模型[2]，即將電機(jī)或液壓缸看作理想的位置或速度、以及力輸出源，來控制SEA輸出端的速度或位移以及輸出力。筆者分別建立基于位置源和力源的兩種SEA動(dòng)力學(xué)模型，比較其各自在穩(wěn)定性、快速性和力輸出帶寬等方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

1 基于位置源控制的SEA動(dòng)力學(xué)模型

基本的SEA模型如圖1所示，該模型是在負(fù)載和驅(qū)動(dòng)源間串聯(lián)一組彈性元件[6]。

位置源控制法是指通過內(nèi)部反饋控制電機(jī)的位移輸出[7]，來控制輸出端的位移、速度、輸出力，如圖2所示。由圖2可知，簡(jiǎn)化位置源控制法中內(nèi)部反饋PID控制環(huán)節(jié)，SEA位置源模型如圖3所示。

圖3中：fd為給定信號(hào)；fl為負(fù)載輸出力信號(hào)；fe為偏差信號(hào)；xd為中間位移變量；ke為積分環(huán)節(jié)的比例增益；T為慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)；xa為等效質(zhì)量的位移；vs為相對(duì)位移速度；xl為負(fù)載位移；ks為彈簧剛度系數(shù)；cs為黏滯阻尼系數(shù)；ml為負(fù)載質(zhì)量；PID控制參量分別為比例增益kp、積分因子ki、微分因子kd；s為拉普拉斯因子。

圖1 基本SEA 模型

圖2 位置源SEA動(dòng)力學(xué)模型

▲圖3 SEA位置源動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型

經(jīng) Laplace 變換后，由式（1）、（2）、（3）可得：

為方便分析，不妨先假定驅(qū)動(dòng)器輸出端位移為0，即Xl=0。系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：

分析該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)，對(duì)于單位負(fù)反饋系統(tǒng)有：

經(jīng)PID控制后驅(qū)動(dòng)位移為：

經(jīng)Laplace變換后，式（7）變成：

固定負(fù)載輸出端，即Xl=0，該系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

式中：C3=kecskd；D3=kecskd+T；C2=ke（cskp+kskd）；D2=1+ke（cskP+kskd）；C1=ke（cski+kskP）；D1=ke（cski+kskP）；C0=kekski；D0=kekski。

1.1 基于位置源控制的開環(huán)頻率特性下對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的分析

1.1.1 不同cs對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)：彈簧剛度ks=2 N/mm，積分環(huán)節(jié)放大增益ke=0.05，慣性環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)T=2，當(dāng)阻尼器的阻尼系數(shù) cs分別取 0.01 N·s/mm、0.1 N·s/mm、1 N·s/mm、2 N·s/mm、5 N·s/mm 和 10 N·s/mm 時(shí)，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律。

根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)式（5），分別采用頻域分析法中Nyquist判據(jù)和Bode判據(jù)[8]來分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而該系統(tǒng)方程的特征根為：s1=0，s2=-0.5。 該系統(tǒng)在[s]即為橫、縱軸平面右半平面內(nèi)無(wú)極點(diǎn)，為最小相位系統(tǒng)。繪制不同cs的Nyquist圖和Bode圖，如圖4和圖5所示。

▲圖4 開環(huán)Nyquist圖（位置源、cs）

▲圖5 開環(huán)Bode圖（位置源、cs）

由圖4可知：①根據(jù)Nyquist判據(jù)可知，該閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；②該系統(tǒng)奈氏曲線與單位圓相交，均位于虛軸的右側(cè)，幅值裕度均較大。

隨著cs增大，各頻率特性曲線越來越遠(yuǎn)離（-1，j0）點(diǎn)。所以穩(wěn)定性越來越好，且相位裕度在增大。

由圖5可知：①由Bode判據(jù)可知，該閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，與之前分析的奈氏曲線相一致；②在Bode圖中，隨著cs增大，相角曲線與-180°線無(wú)交點(diǎn)且距離越來越遠(yuǎn)。

該系統(tǒng)在不同cs下幅值裕度均趨于無(wú)窮大，相位裕度與cs成正比關(guān)系，當(dāng)cs較大時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定性更好。

1.1.2 不同ks對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)：cs=0.1 N·s/mm，ke=0.05，T=2，當(dāng) ks分別取 0.05 N/mm、0.1 N/mm、1 N/mm、2 N/mm、5 N/mm 和10 N/mm時(shí)，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律。

根據(jù)該系統(tǒng)方程特征根為：s1=0，s2=-0.5。繪制不同ks的Nyquist圖和Bode圖，如圖6和圖7所示。

▲圖6 開環(huán)Nyquist圖（位置源、ks）

▲圖7 開環(huán)Bode圖（位置源、ks）

由圖6可知：①根據(jù)Nyquist判據(jù)可知，該閉環(huán)系統(tǒng)也是穩(wěn)定的；②該奈氏曲線也都與單位圓相交，均位于虛軸的右側(cè)，系統(tǒng)幅值裕度均較大。

但隨著ks增大，各頻率特性曲線越來越靠近（-1，j0）點(diǎn)。這說明系統(tǒng)穩(wěn)定性變差，且相位裕度有減小的趨勢(shì)。

由圖7可知：①根據(jù)Bode判據(jù)可知，該閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，與圖6相一致；②隨著ks增大，相位曲線與-180°線無(wú)交點(diǎn)且距離越來越近。

因此，該系統(tǒng)在不同ks下幅值裕度均趨于無(wú)窮大，而相位裕度與ks成反比關(guān)系，即當(dāng)ks較小時(shí)，系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定裕度。

1.2 基于位置源控制的閉環(huán)頻率特性指標(biāo)分析

1.2.1 不同cs對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)：kP=25，ki=2，kd=0，其它變量不變。 當(dāng) cs分別取 0.01 N·s/mm、0.1 N·s/mm、1 N·s/mm、2 N·s/mm、5 N·s/mm和10 N·s/mm時(shí)，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律。當(dāng)cs不同時(shí)，該系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性的諧振峰值Mr、諧振頻率 ωr及頻寬 ωb見表 1。

表1 位置源閉環(huán)頻率特性指標(biāo)（cs）

由表 1 可知，該閉環(huán)系統(tǒng)的 Mr、ωr、ωb隨 cs增大的變化規(guī)律為：①當(dāng)該cs較小時(shí)，其Mr較小，對(duì)應(yīng)于其時(shí)域指標(biāo)則階躍響應(yīng)時(shí)基本無(wú)超調(diào)量，而當(dāng)cs較大時(shí)，Mr均隨cs的增大有略微減小的趨勢(shì)；②隨cs的增大，ωr幾乎沒有變化，而ωb都在不斷增大，系統(tǒng)響應(yīng)速度加快，輸出復(fù)現(xiàn)精度也越高。

1.2.2 不同ks對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)：kP=25，ki=2，kd=0，其它參量不變。 當(dāng) ks分別取 0.05 N/mm、0.1 N/mm、1 N/mm、2 N/mm、5 N/mm和10 N/mm時(shí)，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律。當(dāng)ks不同時(shí)，該系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性的Mr、ωr及ωb見表2。

表2 閉環(huán)頻率特性指標(biāo)（ks）

由表 2 可知， 該閉環(huán)系統(tǒng)的 Mr、ωr、ωb隨 ks的變化規(guī)律為：①當(dāng)該系統(tǒng)ks較小時(shí)，其對(duì)數(shù)幅頻特性曲線中出現(xiàn)相對(duì)較大的Mr；②隨著ks的增大，其中ωb具有急劇增大的趨勢(shì)，瞬態(tài)響應(yīng)速度變快，過渡的上升時(shí)間越長(zhǎng)，因此采用位置源控制法時(shí)應(yīng)盡量去選擇較小的ks。

綜上所述，對(duì)于位置源控制法（其它變量不變），隨著ks增大，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，而響應(yīng)速度變慢，輸出復(fù)現(xiàn)精度變低，高頻噪聲信號(hào)被濾掉。隨著cs增大，系統(tǒng)穩(wěn)定性逐步增大，響應(yīng)會(huì)越明顯加快，輸出復(fù)現(xiàn)精度越來越高。

2 基于力源控制的SEA動(dòng)力學(xué)模型

圖8中fa為PID輸出力信號(hào)，m為傳動(dòng)裝置等效質(zhì)量，ca為電機(jī)等效阻尼，ml為負(fù)載質(zhì)量，v為等效質(zhì)量的速度，vl為負(fù)載速度，（其它變量與圖3相同）。

經(jīng)Laplace變換可得：

▲圖8 SEA力源動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)化模型

固定輸出端負(fù)載，即Xl=0，則該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：

同理基于位置源控制，考慮PID控制，該閉環(huán)傳遞函數(shù)為：

式 中 ：E3=kdcs；F3=kdcs+m；E2=kPcs+kdks；F2=cs+ca+kPcs+kdks；E1=kics+kskP；F1=kics+kskP+ks；E0=kiks；F0=kiks。

2.1 基于力源模型的開環(huán)頻率穩(wěn)定性下對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的分析

2.1.1 不同cs對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)：m=1.5 kg，ks=2 N/mm，ca=0.5 N·s/mm。當(dāng) cs分別取 0.01 N·s/mm、0.1 N·s/mm、1 N·s/mm、2 N·s/mm、5 N·s/mm 和 10 N·s/mm 時(shí)， 分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律，當(dāng)該系統(tǒng)取不同cs時(shí)，其開環(huán)函數(shù)的特征根見表3。

表3 力源開環(huán)函數(shù)特征根（cs）

因此該系統(tǒng)的開環(huán)函數(shù)特征根均具有負(fù)實(shí)部，即在[s]右半平面內(nèi)無(wú)極點(diǎn)存在。

繪制不同cs下該系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist圖和Bode圖，如圖9和圖10所示。

由圖9可知：①根據(jù)Nyquist判據(jù)可知，該閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；②不同cs的奈氏曲線均與負(fù)實(shí)軸沒有交點(diǎn)，說明幅值裕度均趨于無(wú)窮大。

隨cs增大，該系統(tǒng)開環(huán)奈氏曲線距離實(shí)軸上（-1，j0）點(diǎn)越來越遠(yuǎn)，說明穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。

由圖10可知：①各對(duì)數(shù)相頻曲線均與-180°線無(wú)交點(diǎn)，與在Nyquist圖中分析得到的相一致，即幅值裕度較好；②隨著cs增大，各相頻曲線在低頻段均越來越逼近0°線，說明相位裕度越來越好，而在高頻段均呈現(xiàn) -90°的相位滯后現(xiàn)象；③當(dāng)cs較小時(shí)，對(duì)數(shù)幅頻特性圖中出現(xiàn)較為明顯的Mr，所以cs較小時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。

2.1.2 不同ks對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)：m=1.5 kg，ca=0.5 N·s/mm，cs=0.1 N·s/mm。 當(dāng) ks分別取 0.05 N/mm、0.1 N/mm、1 N/mm、2 N/mm、5 N/mm和10 N/mm時(shí)，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律，當(dāng)該系統(tǒng)取不同ks時(shí)，其開環(huán)特征根見表4。

表4 力源開環(huán)函數(shù)特征根（ks）

▲圖9 開環(huán)Nyquist圖（力源、cs）

▲圖10 開環(huán)Bode圖（力源、cs）

根據(jù)該開環(huán)特征根均具有負(fù)實(shí)部，則在[s]右半平面內(nèi)無(wú)極點(diǎn)。繪制不同ks下系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)的Nyquist圖和Bode圖，如圖11和圖12所示。

由圖11可知：①根據(jù)Nyquist判據(jù)可知，該閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定；②不同ks的奈氏曲線均與負(fù)實(shí)軸沒有交點(diǎn)，這說明幅值裕度均趨于無(wú)窮大。

隨著ks增大，該系統(tǒng)開環(huán)奈氏曲線距離實(shí)軸上（-1，j0）點(diǎn)越來越近，說明穩(wěn)定性逐漸減弱，即ks大時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。這說明ks和cs對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響是反向的。

由圖12可知：①由于在對(duì)數(shù)相頻特性圖中，各曲線均與-180°線沒有交點(diǎn)，與在奈氏圖中分析得到的相一致，即幅值裕度較好；②隨ks增大，各相頻特性曲線在低頻段均越來越逼近0°線，說明相位裕度好，而在高頻段均呈現(xiàn)-90°的相位滯后現(xiàn)象；③當(dāng)ks較大時(shí)，對(duì)數(shù)幅頻特性圖中出現(xiàn)較為明顯的Mr。

2.2 基于力源控制的閉環(huán)頻域特性指標(biāo)分析

2.2.1 不同cs對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)： m=1.5 kg，ks=2 N/mm，ca=0.5 N·s/mm，kP=25，ki=2，kd=0。 當(dāng) cs分別取 0.01 N·s/mm、0.1 N·s/mm、1 N·s/mm、2 N·s/mm、5 N·s/mm 和 10 N·s/mm 時(shí)，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律。當(dāng)cs不同時(shí)，該系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性的 Mr、ωr及 ωb見表 5。

▲圖11 開環(huán)Nyquist圖（力源、ks）

▲圖12 開環(huán)Bode圖（力源、ks）

表5 力源閉環(huán)頻率特性指標(biāo)（cs）

隨著cs增大，該系統(tǒng)諧振峰值逐漸減小至幾乎沒有，說明穩(wěn)定性逐漸增強(qiáng)。同時(shí)，頻寬也越來越大，表明：系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快，高頻信號(hào)也能保證較低的失真度，而諧振頻率逐漸減小說明系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)速度變慢。

2.2.2 不同ks對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用

設(shè)計(jì)參數(shù)： m=1.5 kg，cs=0.1 N·s/mm，ca=0.5 N·s/mm，kP=25， ki=2， kd=0。 當(dāng) ks分別取 0.05 N/mm、0.1 N/mm、1 N/mm、2 N/mm、5 N/mm 和 10 N/mm 時(shí)， 分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的變化規(guī)律。當(dāng)ks不同時(shí)，該系統(tǒng)閉環(huán)頻率特性的 Mr、ωr及 ωb見表 6。

表6 力源閉環(huán)頻率特性指標(biāo)（ks）

隨著ks增大，該系統(tǒng)的Mr逐漸增大，說明穩(wěn)定性逐漸減弱。同時(shí)，ωr和ωb也越來越大，表明：系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)速度加快，高頻信號(hào)也能保證較低的失真度。據(jù)上分析，對(duì)于力源模型而言，通過增加ks，系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱；但是響應(yīng)速度和瞬態(tài)速度均加快，高頻信號(hào)也能保證較低的失真度。

3 結(jié)論

基于SEA柔性驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)模型穩(wěn)定性分析，對(duì)機(jī)器人的柔順控制具有一定的實(shí)踐指導(dǎo)意義。通過對(duì)比分析兩種模型，得到結(jié)論如下。

（1）穩(wěn)定性方面，力源＞位置源。

（2）ks和cs不僅會(huì)顯著影響系統(tǒng)穩(wěn)定性而且會(huì)影響其力輸出帶寬、幅相頻率特性，同時(shí)為保證SEA的柔性，選擇合適參數(shù)是非常重要的。

（3）與位置源控制法相比，力源控制法具有較大的力輸出帶寬。

（4）與力源控制法相比，位置源的幅值相位特性表現(xiàn)也不是很理想，主要原因是由于位置源模型是通過內(nèi)部反饋來控制電機(jī)位移的，容易忽略等效質(zhì)量對(duì)穩(wěn)定性的影響，其固有模型誤差較大。

總之，在合理?xiàng)l件下，SEA的控制方式應(yīng)優(yōu)先選擇力源控制法。

[1]蓋玉先，劉偉穎.助行腿膝關(guān)節(jié)的串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2014（9）：33-36.

[2]Pratt G A.Series Elastic Actuators [C].IEEE/RZJ International Conference on Intelligent Robot and System.USA，Pittsburgh，1995.

[3]趙朋.串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器動(dòng)力學(xué)模型及其特性分析[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2012.

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[8]彭瑞珍，董海棠.控制工程基礎(chǔ)[M]，北京：高等教育出版社，2010.

（編輯 平 平）

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憑借極其精準(zhǔn)的 GL連接，用戶可以快速、輕松、準(zhǔn)確地在 Steadyline刀桿上更換MDT刀頭和其它類型的刀頭。在刀桿設(shè)定到位后，無(wú)需重置系統(tǒng)，即可安裝和重新安裝刀頭。獲得專利的 GL連接的多面錐形接觸面有兩個(gè)安裝位置，因此MDT刀片的切削刃可以面朝上或面朝下定位，實(shí)現(xiàn)有效的切屑控制。

Combimaster M20

這一全新的更大刀柄連接采用 M20螺紋，使Combimaster擁有更大直徑的刀具。它提供了出色的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，有助于實(shí)現(xiàn)更高的材料切除率。M20螺紋可確保刀桿和刀體之間的連接具有最大強(qiáng)度。在大多數(shù)情況下，Combimaster M20可讓用戶將金屬切除率和切削深度提高達(dá)15%，從而提升總體加工性能。對(duì)于Combimaster產(chǎn)品系列，山高對(duì)M20連接進(jìn)行了調(diào)整，使其適用于30多種新刀柄類型及50多種銑刀類型，包括圓刀片和高進(jìn)給刀片產(chǎn)品系列。其他產(chǎn)品領(lǐng)域還包括新連接，例如方肩、插銑、球頭和鋁加工銑刀系列。

JABRO·-SOLID2立銑刀JS554-2C

作為 Jabro JS554整體硬質(zhì)合金立銑刀系列的最新成員，JS554-2C具有能夠在高級(jí)粗加工應(yīng)用中顯著提高進(jìn)給量和金屬切除率的新功能。在銑削加工過程中，這一新刀具能夠以優(yōu)化的接觸弧或嚙合角度運(yùn)行，使用戶能夠充分利用現(xiàn)代機(jī)床的反應(yīng)速度和積極的 CAM軟件刀具路徑策略。JS554-2C的高級(jí)粗加工還最大限度地延長(zhǎng)了刀具壽命，提高了零件的表面粗糙度質(zhì)量，JS554-2C可以使用刀具的整個(gè)切削長(zhǎng)度（ap）執(zhí)行側(cè)銑粗加工走刀，分屑槽形成大小可控的切屑，并防止任何長(zhǎng)切屑重切過程（重切會(huì)使粗加工立銑刀迅速變鈍或受損）。該刀具能夠采用高徑向嚙合，有助于減少所需的粗加工走刀次數(shù)，縮短整個(gè)零件加工周期。此外，更短的切屑還可防止堵塞機(jī)床的切屑輸送系統(tǒng)，從而可以確保無(wú)人化加工的順利進(jìn)行。

山高將JS554-2C歸類為適用于所有材料的高端通用銑刀，可替代通常用于獲得相應(yīng)高級(jí)粗加工結(jié)果的"材料特定"刀具。該刀具幾乎能在所有 CAM模塊中進(jìn)行加工，因此具有通用性并且易于使用。

Minimaster·Plus新小魔王

山高為其業(yè)界領(lǐng)先的 Minimaster Plus新小魔王可更換刀頭刀具系統(tǒng)推出了全新的四刃刀頭，這一四刃刀頭以及現(xiàn)有的三刃刀頭均可應(yīng)對(duì)更大的切削力，從而在粗加工和半精加工中提高金屬切除率。四刃刀頭具有更大的螺旋角，采用了現(xiàn)有 Minimaster Plus新小魔王刀頭的相同設(shè)計(jì)特性和優(yōu)點(diǎn)，并且新增了0.7xD短刃長(zhǎng)的產(chǎn)品，可大幅提升其穩(wěn)定性。穩(wěn)定性的增加，使這款產(chǎn)品能更好地適應(yīng)苛刻的工況，以及更適應(yīng)在5軸加工中更多的底刃加工。更高的穩(wěn)定性讓這款短刃長(zhǎng)產(chǎn)品特別適合進(jìn)行大余量材料切削，短刃長(zhǎng)刀具在徑向切削力大于軸向切削力時(shí)，更有優(yōu)勢(shì)，而較長(zhǎng)刃長(zhǎng)產(chǎn)品正好相反。

Threadmaster·絲錐

山高繼續(xù)擴(kuò)展其 Threadmaster絲錐系列，新增了材料專用的絲錐以及更大螺紋尺寸的型號(hào)。目前，山高在其現(xiàn)有的通用絲錐產(chǎn)品系列中提供了330種特殊ISO材料專用絲錐以及 200多種新規(guī)格/尺寸，它們具有通用性，其中很多新絲錐都配有內(nèi)冷功能。

山高的全新直槽、螺旋槽、螺旋尖和擠壓型絲錐專為 ISO P、M、N和 K材料而設(shè)計(jì)，可提供最佳的性能和有效的排屑控制。直槽絲錐的尺寸范圍為 M4到M42，帶有或不帶內(nèi)冷通道；螺旋槽絲錐的尺寸范圍為 M1到M30；用于 ISO P的螺旋尖絲錐的尺寸范圍為M1到M30；擠壓絲錐的尺寸范圍為M1到M48。

M4和M5的絲錐尺寸是具有內(nèi)冷功能的最小尺寸，山高的所有絲錐（專用和通用）均采用專門設(shè)計(jì)的鍍層，可以提高性能并延長(zhǎng)刀具壽命。

新一代Precimaster·Plus鉸刀

山高推出的兩種全新刀桿設(shè)計(jì)可提供浮動(dòng)和可調(diào)性，從而實(shí)現(xiàn)充分優(yōu)化的高精度鉸削加工。作為Precimaster Plus轉(zhuǎn)位刀頭鉸削系統(tǒng)的接長(zhǎng)桿，全新的PMX-FL和PMX-AD刀桿大大改善了孔表面粗糙度，消除了跳動(dòng)量并糾正了偏差，并且無(wú)需使用專用刀柄。山高全新的刀桿采用了適用于此類功能的緊湊內(nèi)部系統(tǒng)，因而無(wú)需使用專用刀柄即可提供浮動(dòng)和可調(diào)性功能。相比專用刀柄，新刀桿還可使鉸刀更靠近機(jī)床主軸頭，從而減少刀具懸伸量。

山高的內(nèi)置浮動(dòng)系統(tǒng)采用純機(jī)械式，適用于靜態(tài)和車床鉸削應(yīng)用，比其它類似刀具上使用的常見橡膠或合成橡膠技術(shù)更為穩(wěn)定。此外，用于旋轉(zhuǎn)應(yīng)用的山高新刀桿上的內(nèi)部調(diào)整系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上采用了機(jī)械式，并借助6個(gè)螺釘來提供精準(zhǔn)的設(shè)置，并將主軸偏差量有效地糾正到0.005 mm以下。

TP2501、TP1501和 TP0501鋼件車削材質(zhì)等級(jí)

TP2501、TP1501和TP0501刀片為ISO P鋼件材料類別中的工件提供大量解決方案選擇，同時(shí)還適用于不銹鋼和鑄鐵。已用切削刃檢測(cè)功能是對(duì)客戶反饋的直接回應(yīng)，因?yàn)椴僮鲉T在嘗試識(shí)別已用切削刃時(shí)通常會(huì)感到很困難。這些材質(zhì)等級(jí)能使用戶快速找出與工件接觸過的切削刃，甚至是在非常輕的精加工走刀中。