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刀具安全措施详细介绍
发布时间:2013-5-10  浏览次数:1809

 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,可采取以下措施:

  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,可提高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用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。高速铣刀已广泛采用HSK刀柄与机床主轴连接,较大程度地提高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高。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高。

  2.改进刀具的夹紧方式

  模拟计算和破裂试验研究表明,高速铣刀刀片的夹紧方法不允许采用通常的摩擦力夹紧,要用带中心孔的刀片、螺钉夹紧方式,或用特殊设计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。对于小直径的带柄铣刀,可采用液压夹头或热胀冷缩夹头实现夹紧的高精度和高刚度。

  3.提高刀具的动平衡性

  提高刀具的动平衡性对提高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。

  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=emω2=U(n/9549)2

  式中:U为刀具系统不平衡量(g·mm),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),ω为刀具系统角速度(rad/s)。

  由上式可见,提高刀具的动平衡性可显着减小离心力,提高高速刀具的安全性。因此,按照标准草案要求,用于高速切削的铣刀必须经过动平衡测试,并应达到ISO1940-1规定的G4.0平衡质量等级以上要求。

  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,应加强刀具安全性的定量分析,精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。

 


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