有時，這些切削力可能很大，并作用于多個方向，尤其在用硬質合金刀具進行大功率銑削時更是如此。然而，不同的專家對于所謂的“大切削力加工”卻有不同的定義。

　　德國雄克公司(Schunk Inc.)產品經理Jeff Keith指出，“對刀具夾持力要求較高的加工通常都是一次切削加工(粗加工)，或者是對高強度的工件材料(如淬硬鋼和常見的航空材料)的加工。”當最終用戶試圖通過增大切削深度、切削寬度或機床工作臺進給速度來縮短加工循環時間時，在二次切削加工(精加工)中也會產生較大的切削力。

　　瑞士Rego-Fix公司的產品工程師David McHenry指出，尤其是在對加工成本敏感的行業(如汽車制造業)，刀柄必須能夠承受加工要求的更高進給率和切削速度，“為了更快去除工件材料，還需要使用具有大螺旋角的新型專用刀具——所有這些都取決于你將如何夾持刀具。”

　　美國Big Kaiser精密刀具公司副總裁Jack Burley解釋說，加工韌性較高的工件材料時，切削力會增大，而這種力具有將硬質合金螺旋刀具拉離刀具夾頭的傾向，特別是用大螺旋角立銑刀加工通常用于航空工業的“特殊”材料(如Inconel合金和鈦合金)時，這種情況尤為明顯。當用45°或60°螺旋角的立銑刀銑削這些材料時，立銑刀就像一顆螺釘一樣，將自身拉入工件之中，并趨向于脫離刀具夾頭。同樣，Lyndex-Nikken公司副總裁Preben Hansen也聲稱，粗加工模具鋼時，要求刀具夾頭對刀具有特別大的夾持扭矩。

　　但是，Techniks公司總裁John Stagge解釋說，通常在談到“大切削力”加工時，只考慮刀具尺寸和刀具承受的壓力可能會更好一些。按照Stagge對加工的定義，直徑大于19mm的立銑刀或鉆頭在承受最大壓力的情況下進行切削時，必須使用大夾持力刀具夾頭。工件材料并不重要，因為材料越軟，加工速度就越快。因此，甚至在切削鋁時，也可能引起很大的切削力，因為所用的切削速度可能高達切削鋼時的4倍。

　　雄克公司的Jeff Keith認為，當刀具夾頭在切削壓力下提供了足夠的夾持力時，人們并不會給予它們太多好評——但當刀具發生滑移或折斷時，人們可能就會把責任歸咎于刀具夾頭。其實，問題的根源往往來自于其他方面，如刀具切削刃鈍化、刀具柄部尺寸超差、刀具插入夾頭的方式不正確、工件夾緊不良，或者使用了一臺主軸精度變差或功率不足的老式機床。

　　Keith補充說，“如今的機床重量較輕、剛性較差，而且其主軸電機和運動軸驅動電機比較小。這就使加工方式發生了變化，從采用最大切削深度和寬度以及較小的進給率，變為采用較小的切削深度和寬度以及較大的進給率。”從好的方面來看，這種加工方式往往意味著，與過去相比，如今刀具夾頭產生的夾緊力大小已變得不那么重要。

　　但是，刀具夾頭的選擇仍然至關重要，而且，關于哪種類型的夾頭可以提供大夾持力，同時對于某種加工具有最佳總體效益也存在一些爭議。對于各種不同類型的大功率切削加工，機械式夾頭、熱裝式夾頭乃至液壓式夾頭都具有各自的優勢。

　　通常，需要在夾緊力與其他一些有利因素(如較小的徑跳、振動和較低的成本)之間進行權衡取舍。考慮一下基本的立銑刀夾頭，這種夾頭采用側面緊固螺釘與刀具柄部的平面接觸，實現夾緊。Big Kaiser公司的Jack Burley認為，為了在許多加工中實現可靠的刀具夾持，目前還沒有比這種傳統的、“廉價”的解決方案更好的夾持方法。但是，用戶在切削時可能要犧牲一部分剛性和穩定性。

　　依靠摩擦力來保持夾持力的高端刀具夾頭(如熱裝式夾頭)已相當流行，但是，這些刀具夾頭也各有利弊。熱裝式夾頭的性能取決于刀具與夾頭都有合適的尺寸精度，以及包圍刀具柄部的熱膨脹孔具有適當的收縮量。此外，與傳統的彈簧夾頭類似，熱裝夾頭也沒有保證刀具正確到位的強制鎖緊機構。

　　Big Kaiser公司對各種類型刀具夾頭夾持粗加工立銑刀的有效性進行了對比評估，結果表明，機械式銑夾頭可以提供最大的夾緊力，同時還能提供防止刀具拉脫的安全性和良好的平衡，并能覆蓋一定范圍的刀柄直徑尺寸。

　　Lyndex-Nikken公司的Preben Hansen指出，銑夾頭可以提供很大的機械夾持扭矩，“當人們對夾持扭矩有較高要求時，首先應該考慮采用銑夾頭。”在實際應用中，該公司Ultra Lock銑夾頭提供的夾持扭矩至少是液壓式夾頭和熱裝式夾頭的5倍，隨著夾頭尺寸的增大，其夾持扭矩也將成倍增大。

　　盡管該公司也提供熱裝式夾頭，但Hansen提醒用戶注意熱裝孔尺寸精度的差異，不同供應商提供的夾頭可能精度各不相同。良好的熱裝孔尺寸精度對于在整個夾持直徑范圍內獲得最大夾持力至關重要。

　　但是，熱裝式夾頭的夾持力通常要大于足以完成一次加工的水平。Techniks公司的John Stagge表示，任何刀具夾頭可以提供的夾持力都遠遠大于完成一次加工所必需的夾持力，“在切削加工行業，刀具滑移并不一定是一個大問題;關鍵是要采用合適的夾頭來夾持刀具。歸根結底，對于切削來說，真正重要的是夾頭的剛性和精度。”

　　Stagge強調，刀具夾頭的性能不能在一種“不真實”的實驗室條件下測試評估。當刀具夾頭安裝到真實的主軸上時，會產生不同的撓曲變形(取決于采用的切削速度和進給量)。變形小則表明刀具夾頭的剛性好。

　　Stagge認為，熱裝式夾頭可以提供最佳總體性能。該公司的扭矩測試顯示了熱裝夾頭在夾持直徑19mm刀具時出色的夾持能力。在切削中，夾頭良好的剛性確實有助于提高刀具壽命和加工質量。在較高的進給量和切削速度下，與銑夾頭相比，熱裝夾頭可使刀具壽命延長6-8倍。

　　T. M. Smith刀具國際公司設計經理Tom Wagner表示，用熱裝夾頭夾持硬質合金刀具，可以實現其效能的最大化，這是因為硬質合金刀具與夾頭材料(H13鋼)的熱膨脹率不同。在夾持高速工具鋼刀柄時，熱縮裝刀機必須能在很短時間內將夾頭加熱到很高溫度，從而使夾頭孔能在刀具柄部與它一起膨脹之前張開。而夾持尺寸精度為H6級的硬質合金刀柄時，最佳夾持力會使刀柄能在夾頭中轉動之前就使其脫離。

　　在自動化加工中，熱裝式夾頭的應用日益普及。Wagner認為，部分原因與這種刀具夾頭的簡便性和一致性有關。使用熱裝夾頭可以減輕維護負擔，因為熱裝夾頭是一個整體。與此相反，其他一些刀具夾頭(如基本型的彈簧夾頭)則由多個零部件構成，需要用螺母和扳手進行緊固。因此，彈簧夾頭的裝夾狀態可能會因人而異;而熱縮裝刀機沒有運動部件，可以利用自動裝刀測量裝置一次完成刀具裝夾，以保證每把刀具裝夾位置的一致性。

　　經過改進的新型彈簧夾頭確實具有某些優勢。瑞士Rego-Fix公司工程師David McHenry介紹說，該公司的powRgrip夾持系統利用機械壓力來產生均勻一致的強大夾持力。與熱裝式夾頭相比，這種內壓式彈簧夾頭具有更好的可控性。采用該夾頭能夠避免因不正確使用熱裝夾頭(如因過度加熱而導致刀具退火)而可能造成的夾頭或刀具損壞。因為用戶在將刀具壓入彈簧夾頭時，可以控制夾頭的變形量。此外，如有需要，powRgrip夾頭還能對刀具產生額外的夾持力。

　　為了滿足航空制造業粗加工去除大量鋁合金毛坯的需求，powRgrip夾持系統的規格已擴大到適合夾持直徑25.4mm的刀具。McHenry補充說，其他一些加工行業也正在敦促刀具夾頭專家——特別是刀具和機床制造商——進一步拓展刀具夾頭適用的切削速度范圍。“powRgrip是一種定位于中等切削速度的刀具夾頭，我們正在研究該夾頭在高速加工機床上的正常使用時間和刀具壽命。”

　　按照傳統加工理論，液壓式刀具夾頭只適合用于小功率切削加工。由于擔心這種夾頭在使用時夾持力不足或喪失液壓夾持壓力，人們通常將其用于切削負荷較小的鉸削加工(如在汽車制造業鉸削鑄件孔)。

　　雄克公司可以提供多種類型的刀具夾頭，但尤以生產液壓式夾頭著稱，該公司的Jeff Keith指出，液壓式夾頭確實無法產生與機械式夾頭或熱裝式夾頭同等水平的夾持力，但是，液壓式夾頭能以非常均勻的夾持力與被夾持刀具柄部圓周360°完全接觸，從而實現優異的徑跳精度和總體切削性能。此外，通過改進結構設計，提高了液壓夾頭的剛性，從而允許在加工中采用更大的切削深度、切削寬度和/或機床工作臺進給速度。

　　液壓式夾頭的另一個重要優勢是具有消振作用。Keith說，“就像汽車上的減震器可以減小路面凹凸不平造成的沖擊一樣，液壓夾頭中的液體也能減小加工過程中切削振動的影響，從而提高加工表面光潔度、尺寸精度和刀具壽命。我們認為，在如今的刀具夾頭技術中，最佳選擇是將適當的(而不是最大的)夾持力與工件加工精度和較長刀具壽命結合起來。”

　　刀具制造商都很了解在嚴苛的切削條件下刀具夾頭的重要性。三菱材料美國公司的整體硬質合金立銑刀專家Mark Menconi表示，采用優質刀具進行切削時，刀具夾頭對于加工的成功起到了很大作用。一個出色的夾頭可以夾持一組刀具，為高檔刀具優化切削性能提供了最佳機會。三菱公司與熱裝夾頭和其他夾頭專家合作，對硬質合金刀具進行性能優化。Menconi說，“我認為，熱裝夾頭系統與三菱的刀具配合得非常好，這種夾頭與刀具接觸面積較大，可以確保最佳夾持性能。”

　　Emuge公司螺紋銑削加工經理Mark Hatch說，螺紋銑削加工顯示了某種刀具是如何產生各種不同的切削力，從而對刀具夾頭的剛性提出很高要求的。在螺紋銑削加工中，工具系統會同時遇到不同的切削力：機床在X和Y方向循環運動產生的切削力，以及銑制螺紋的Z軸切削力。因此，在銑削螺紋時，不僅會產生徑向壓力，而且存在軸向力。徑向壓力往往會對工具系統造成最多的問題，其中，夾持力不足引起的最常見問題是螺紋從頂到底呈現錐形。另一個問題是因撓曲力引起的刀具提前失效(大多數情況是切削刃崩刃)。

　　市場對更大螺紋長度(到2倍直徑)的需求使問題進一步復雜化，立銑刀通常只能加工長徑比(L/D)1-1.5的螺紋。此外，螺紋銑削通常都用于加工高強韌材料(如用于航空、石油鉆探和醫療行業的各種合金材料)，這種高強度材料加上大長徑比，對刀具夾頭的剛性提出了很高的要求。

　　通常，許多螺紋銑削加工都采用ER彈簧夾頭和直柄(而不是扁平柄)刀具。直柄很適合熱裝夾頭夾持，而ER彈簧夾頭的徑向剛度比較差，此外，ER彈簧夾頭在承載情況下徑跳誤差較大，因此容易造成螺紋錐形、刀具破損和刀具壽命縮短。Hatch說，Emuge的螺紋銑刀在柄部增加了一個平面，使其可以用于具有側面鎖緊螺釘的常規立銑刀夾頭，目前大多數加工車間已經有這些夾頭。

　　Emuge公司也是Rego-Fix公司powRgrip螺紋銑削專用夾頭技術的特許供應商。采用這種夾頭，可以獲得與熱裝夾頭大致相當的夾持力。該夾頭的另一個優點是，它具有彈簧夾頭特有的抗振特性。這種特性對于螺紋銑削尤其重要，因為螺紋銑削是一種周期性振動的切削過程，刀具可能會陷入諧振狀態，從而引起螺紋表面光潔度變差和刀具磨損加快。

　　工具系統研發人員在優化新的切削策略(如大進給銑削策略)時，也必須考慮刀具/刀具夾頭的作用力。山高刀具公司的Bob Goulding介紹說，大進給銑削不會像常規銑削那樣對工具系統施加很大的側向(徑向)力。大進給銑削最初是作為一種加工模具型腔的工藝方法開發出來的，但現在，該方法正好契合了整個切削加工行業降低機床功率消耗的發展趨勢。Goulding說，“由于刀具的設計方式，它能以很小的切深產生非常薄的切屑，因此可以采用非常高的進給率進行加工。它產生的切削力沿軸向傳回主軸之中，而不是像傳統銑削那樣產生徑向切削力。”側向力的降低可以減小徑跳誤差，提高加工表面質量。

　　大進給銑削策略可以適用于剛性較差的主軸，并有可能使用低成本的刀具夾頭(如普通的側面鎖緊夾頭)。液壓夾頭(如山高公司的AccuFit夾頭)也能減小刀具切削刃的徑跳誤差，從而起到補償刀具磨損、延長刀具壽命的效果。