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高速铣削关于刀具的安全选用

目前，安全性技术已被世界上著名的工具制造厂家所采纳，高速铣削是金属切削技术长期追求的目标，也是切削加工提升效率、降低成本的主要措施。下面主要介绍关于高速铣削的使用场合、刀具安全选用的现状以及其相关措施。
一、高速铣削的应用场合
首先我要介绍一下高速铣削的应用场合，高速铣削工艺在汽车、飞机和模具制造业中应用广泛。由于铣刀高速旋转时刀具各部分承受的离，心力已远远超过切削力本身的作用而成为刀具的主要载荷,而离心力达到一定程度时会造成刀具变形，甚至破裂,因此研究高速铣刀的安全性技术对发展，高速铣削技术有着极其重要的意义。
二、高速铣削刀具安全选用的现状
提升切削速度是金属切削技术长期追求的目标，也是切削加工提升效率、降低成本的主要措施。机械加工历史证实，切削速度的提升为机械制造业带来了庞大的技术经济效益，切削速度的提升还反映着机械制造整体技术水平的进步。从八十年代中期开始，制造技术进入了一个全面发展的新时期，其特点是以提升切削速度和进给速度为目标，主要内容包括高速主轴单元、快速进给和高加〔减〕速度的驱动系统、高性能的快速 CNC CNC HSC 高速切削的核心是高的切削速度，由于刀具材料、工件材料和加工工艺的多样性，对高速切削不可能用一个确定的速度指标来定义。关于铣刀等回转刀具，通常以刀具或主轴的转速作为衡量标准，依据不同的刀具直径，现阶段一般把转。
三、怎样提升高速铣刀安全性的措施
结合高速铣刀安全性标准，通过有限元计算模型的分析，为适应安全性要求，可采用以下措施：
〔1〕减轻刀具质量，减少刀具构件数，简化刀具结构
由试验求得的相同直径的不同刀具的破裂极限与刀体质量、刀具构件数和构件接触面数之间的关系，经比较发现，刀具质量越轻，构件数量和构件接触面越少，刀具破裂的极限转速越高。研究发现，用钛合金作为刀体材料减轻了构件的质量，可提升刀具的破裂极限和极限转速。但由于钛合金对切口的敏感性，不适宜制造刀体，因此有的高速铣刀已采纳高强度铝合金来制造刀体。在刀体结构上，应注意避免和减小应力集中，刀体上的槽〔包括刀座槽、容屑槽、键槽〕会引起应力集中，降低刀体的强度，因此应尽量避免通槽和槽底带尖角。同时，刀体的结构应对称于回转轴，使重心通过铣刀的轴线。刀片和刀座的夹紧、调整结构应尽可能消除游隙，并且要求重复定位性好。目前，高速铣刀已广泛采纳HSK刀柄与机床主轴连接，较大程度地提升了刀具系统的刚度和重复定位精度，有利于刀具破裂极限转速的提升。此外，机夹式高速铣刀的直径显露出直径变小、刀齿数减少的发展趋势，也有利于刀具强度和刚度的提升。
〔2〕改善刀具的夹紧方式
模拟计算和破裂试验研究说明，高速铣刀刀片的夹紧方法不同意采纳通常的摩擦力夹紧，要用带中心孔的刀片、螺钉夹紧方式，或用特别制定的刀具结构以防止刀片甩飞。刀座、刀片的夹紧力方向最好与离心力方向一致，同时要控制好螺钉的预紧力，防止螺钉因过载而提前受损。关于小直径的带柄铣刀，可采纳液压夹头或热胀冷缩夹头实现夹紧的高精度和高刚度。
〔3〕提升刀具的动平衡性
提升刀具的动平衡性对提升高速铣刀的安全性有很大的帮助。因为刀具的不平衡量会对主轴系统产生一个附加的径向载荷，其大小与转速的平方成正比。下面是我从网上参照相关这方面的专业知识找到的参数数据。
　设旋转体质量为m，质心与旋转体中心的偏心量为e，则由不平衡量引起的惯性离心力F为：
　　F=em2=U〔n/9549〕2
式中：U为刀具系统不平衡量〔gmm〕，e为刀具系统质心偏心量〔mm〕，m为刀具系统质量〔kg〕，n为刀具系统转速〔r/min〕，为刀具系统角速度〔rad/s〕。
四、结语
　　高速铣刀安全性技术是研究高速刀具的一个重要内容，它也是将来机械行业密切关注的问题，应强化刀具安全性的定量分析，准确确定影响高速铣刀安全性的微量因素，并从刀具的材料、结构、制造工艺等方面解决好高速铣刀的安全性。