一唠叛、引言

高速銑削工藝在汽車(chē)瞎访、飛機(jī)和模具制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時(shí)刀具各部分承受的離心力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷,而離心力達(dá)到一定程度時(shí)會(huì)造成刀具變形甚至破裂,因此研究高速銑刀的安全性技術(shù)對(duì)發(fā)展高速銑削技術(shù)有著極其重要的意義叹侄。

二巩搏、高速銑刀安全性技術(shù)研究的現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代初德國(guó)就開(kāi)始了對(duì)高速銑刀的安全性技術(shù)研究,并制訂了DIN6589-1《高速銑刀的安全要求》標(biāo)準(zhǔn)草案,規(guī)定了高速銑刀失效的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn),在技術(shù)上提出了高速銑刀設(shè)計(jì)、制造和使用的指導(dǎo)性意見(jiàn),規(guī)定了統(tǒng)一的安全性檢驗(yàn)方法趾代。該標(biāo)準(zhǔn)草案已成為各國(guó)高速銑刀安全性的指導(dǎo)性文件贯底。

2.1高速銑刀的安全失效形式與試驗(yàn)方法

標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定了高速切削的速度界限,超過(guò)該速度后離心力將成為銑刀的主要載荷,必須采用安全技術(shù)。在刀具直徑與高速切削范圍關(guān)系圖中,曲線(xiàn)以上區(qū)域?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)規(guī)定的銑刀必須經(jīng)過(guò)安全檢驗(yàn)的高速切削范圍:對(duì)于直徑d1≤32mm的單件刀具(整體或焊接刀具),其切削速度超過(guò)10000m/mm為高速切削范圍撒强；對(duì)于直徑d1>32mm的裝配式機(jī)夾刀具,高速切削范圍為線(xiàn)段BC以上區(qū)域挽后。

高速銑刀的安全失效形式有兩種:變形和破裂。不同類(lèi)型銑刀的安全試驗(yàn)方法也不同土嚼。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位銑刀,有兩種安全試驗(yàn)方法:一種方法是在1.6倍最大使用轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn),刀具的永久性變形或零件的位移不超過(guò)0.05mm魏桅；另一種方法是在2倍于最大使用轉(zhuǎn)速下試驗(yàn),刀具不發(fā)生破裂(包括夾緊刀片的螺釘被剪斷博遵、刀片或其他夾緊元件被甩飛缓缝、刀體的爆裂等)。而對(duì)于整體式銑刀,則必須在2倍于最大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗(yàn)而不發(fā)生彎曲或斷裂敦驼。

2.2高速銑刀強(qiáng)度計(jì)算模型

高速刀具在離心力的作用下是否發(fā)生失效的關(guān)鍵在于刀體的強(qiáng)度是否足夠赂品、機(jī)夾刀的零件夾緊是否可靠。當(dāng)把離心力作為主要載荷計(jì)算刀體強(qiáng)度時(shí),由于刀具形狀的復(fù)雜性,用經(jīng)典力學(xué)理論計(jì)算得出的結(jié)果誤差很大,常常不能滿(mǎn)足安全性設(shè)計(jì)的要求述加。

為了在刀具設(shè)計(jì)階段對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在離心力作用下的受力和變形進(jìn)行定性和定量的分析,可通過(guò)有限元方法計(jì)算不同轉(zhuǎn)速下的應(yīng)力大小,模擬失效過(guò)程和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案誓豺。高速銑刀有限元計(jì)算模型中包括刀體、刀體座飘蔓、刀片和夾緊螺釘吏恃。首先計(jì)算刀體(包括螺釘、刀片等零件質(zhì)量)的彈性變形,再對(duì)分離出的刀座作詳細(xì)分析,把所獲得的刀體彈性變形作為邊界條件加到刀座分離體账何；然后由切出的刀座代虾、刀片、螺釘及無(wú)質(zhì)量的摩擦副組成刀片夾緊系統(tǒng)的模型,進(jìn)行夾緊的可靠性分析激蹲。有限元模型能模擬刀片在刀座里的傾斜棉磨、滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)以及螺釘在夾緊時(shí)的變形,可計(jì)算出在不同轉(zhuǎn)速下刀片位移和螺釘受力的大小学辱。

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