高速銑刀常用于切削難加工材料效果很好,,又因其磨削性能好,,可制成復雜刀具,,因此國內(nèi)外使用得很普遍。結(jié)合高速銑刀安全性標準,,通過有限元計算模型的分析,,為適應安全性要求,可采取以下措施: 1,、改進刀具的夾緊方式 模擬計算和破裂試驗研究表明,,刀片的夾緊方法不允許采用通常的摩擦力夾緊,要用帶中心孔的刀片,、螺釘夾緊方式,,或用特殊設計的刀具結(jié)構(gòu)以防止刀片甩飛。刀座,、刀片的夾緊力方向與離心力方向*,,同時要控制好螺釘?shù)念A緊力,防止螺釘因過載而提前受損,。對于小直徑的帶柄銑刀,,可采用液壓夾頭或熱脹冷縮夾頭實現(xiàn)夾緊的高精度和高剛度。 2,、提高刀具的動平衡性 提高刀具的動平衡性對提高的安全性有很大的幫助,。因為刀具的不平衡量會對主軸系統(tǒng)產(chǎn)生一個附加的徑向載荷,其大小與轉(zhuǎn)速的平方成正比,。 設旋轉(zhuǎn)體質(zhì)量為m,,質(zhì)心與旋轉(zhuǎn)體中心的偏心量為e,則由不平衡量引起的慣性離心力F為: F=emω2=U(n/9549)2 式中:U為刀具系統(tǒng)不平衡量(g·mm),,e為刀具系統(tǒng)質(zhì)心偏心量(mm),,m為刀具系統(tǒng)質(zhì)量(kg),n為刀具系統(tǒng)轉(zhuǎn)速(r/min),,ω為刀具系統(tǒng)角速度(rad/s),。 由上式可見,提高刀具的動平衡性可顯著減小離心力,,提高高速刀具的安全性,。因此,按照標準草案要求,,用于高速切削的銑刀必須經(jīng)過動平衡測試,,并應達到ISO1940-1規(guī)定的G4.0平衡質(zhì)量等級以上要求。 3,、減輕刀具質(zhì)量,,減少刀具構(gòu)件數(shù),簡化刀具結(jié)構(gòu) 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,、刀具構(gòu)件數(shù)和構(gòu)件接觸面數(shù)之間的關(guān)系,,經(jīng)比較發(fā)現(xiàn),,刀具質(zhì)量越輕,構(gòu)件數(shù)量和構(gòu)件接觸面越少,,刀具破裂的極限轉(zhuǎn)速越高,。研究發(fā)現(xiàn),用鈦合金作為刀體材料減輕了構(gòu)件的質(zhì)量,,可提高刀具的破裂極限和極限轉(zhuǎn)速,。但由于鈦合金對切口的敏感性,不適宜制造刀體,,因此有的已采用高強度鋁合金來制造刀體,。 另外,在刀體結(jié)構(gòu)上,,應注意避免和減小應力集中,,刀體上的槽(包括刀座槽、容屑槽,、鍵槽)會引起應力集中,,降低刀體的強度,因此應盡量避免通槽和槽底帶尖角,。同時,,刀體的結(jié)構(gòu)應對稱于回轉(zhuǎn)軸,使重心通過銑刀的軸線,。刀片和刀座的夾緊,、調(diào)整結(jié)構(gòu)應盡可能消除游隙,并且要求重復定位性好,。目前,,已廣泛采用HSK刀柄與機床主軸連接,較大程度地提高了刀具系統(tǒng)的剛度和重復定位精度,,有利于刀具破裂極限轉(zhuǎn)速的提高,。此外,機夾式的直徑顯露出直徑變小,、刀齒數(shù)減少的發(fā)展趨勢,也有利于刀具強度和剛度的提高,。 |