引言

　　高速銑削工藝在汽車沙诅、飛機和模具制造業(yè)中應用廣泛归闺。由于銑刀高速旋轉(zhuǎn)時刀具各部分承受的離心力已遠遠超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷簿混，而離心力達到一定程度時會造成刀具變形甚至破裂僚料，因此研究高速銑刀的安全性技術對發(fā)展高速銑削技術有著極其重要的意義。

　　2 高速銑刀安全性技術研究的現(xiàn)狀

　　20世紀90年代初德國就開始了對高速銑刀的安全性技術研究烁枣，并制訂了DIN6589-1《高速銑刀的安全要求》標準草案毡飒，規(guī)定了高速銑刀失效的試驗方法和標準，在技術上提出了高速銑刀設計睹傻、制造和使用的指導性意見夏跷，規(guī)定了統(tǒng)一的安全性檢驗方法。該標準草案已成為各國高速銑刀安全性的指導性文件明未。

　　2.1 高速銑刀的安全失效形式與試驗方法

　　高速銑刀的安全失效形式有兩種：變形和破裂槽华。不同類型銑刀的安全試驗方法也不同壹蔓。對于機夾可轉(zhuǎn)位銑刀，有兩種安全試驗方法：一種方法是在1.6倍最大使用轉(zhuǎn)速下進行試驗猫态，刀具的永久性變形或零件的位移不超過0.05mm佣蓉；另一種方法是在2倍于最大使用轉(zhuǎn)速下試驗，刀具不發(fā)生破裂（包括夾緊刀片的螺釘被剪斷亲雪、刀片或其他夾緊元件被甩飛勇凭、刀體的爆裂等）。而對于整體式銑刀义辕，則必須在2倍于最大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗而不發(fā)生彎曲或斷裂虾标。

　　2.2 高速銑刀強度計算模型

　　高速刀具在離心力的作用下是否發(fā)生失效的關鍵在于刀體的強度是否足夠、機夾刀的零件夾緊是否可靠灌砖。當把離心力作為主要載荷計算刀體強度時璧函，由于刀具形狀的復雜性，用經(jīng)典力學理論計算得出的結果誤差很大晌叽，常常不能滿足安全性設計的要求甲施。

　　為了在刀具設計階段對其結構強度在離心力作用下的受力和變形進行定性和定量的分析，可通過有限元方法計算不同轉(zhuǎn)速下的應力大小囊砰，模擬失效過程和改進設計方案重我。高速銑刀有限元計算模型中包括刀體、刀體座为惧、刀片和夾緊螺釘狼谋。首先計算刀體（包括螺釘、刀片等零件質(zhì)量）的彈性變形逐枢，再對分離出的刀座作詳細分析综澄，把所獲得的刀體彈性變形作為邊界條件加到刀座分離體；然后由切出的刀座遍跌、刀片神卢、螺釘及無質(zhì)量的摩擦副組成刀片夾緊系統(tǒng)的模型，進行夾緊的可靠性分析哑立。有限元模型能模擬刀片在刀座里的傾斜袒碍、滑動、轉(zhuǎn)動以及螺釘在夾緊時的變形杰捂，可計算出在不同轉(zhuǎn)速下刀片位移和螺釘受力的大小舆床。

　　3 提高高速銑刀安全性的措施

　　結合高速銑刀安全性標準，通過有限元計算模型的分析嫁佳，為適應安全性要求挨队，可采取以下措施：

　　（1）減輕刀具質(zhì)量蒿往，減少刀具構件數(shù)盛垦，簡化刀具結構

　　由試驗求得的相同直徑的不同刀具的破裂極限與刀體質(zhì)量湿弦、刀具構件數(shù)和構件接觸面數(shù)之間的關系，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)腾夯，刀具質(zhì)量越輕颊埃，構件數(shù)量和構件接觸面越少，刀具破裂的極限轉(zhuǎn)速越高蝶俱。研究發(fā)現(xiàn)班利，用鈦合金作為刀體材料減輕了構件的質(zhì)量，可提高刀具的破裂極限和極限轉(zhuǎn)速榨呆。但由于鈦合金對切口的敏感性罗标，不適宜制造刀體，因此有的高速銑刀已采用高強度鋁合金來制造刀體行删。

　　在刀體結構上屑淌，應注意避免和減小應力集中，刀體上的槽（包括刀座槽钱图、容屑槽、鍵槽）會引起應力集中寿伊，降低刀體的強度撩怀，因此應盡量避免通槽和槽底帶尖角。同時揽此，刀體的結構應對稱于回轉(zhuǎn)軸双竣，使重心通過銑刀的軸線。

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