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(guò)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：

　?。?）減輕刀具質(zhì)量，減少刀具構件數，簡(jiǎn)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、刀具構件數和構件接觸面數之間的關(guān)系，經(jīng)比較發(fā)現，刀具質(zhì)量越輕，構件數量和構件接觸面越少，刀具破裂的極限轉速越高。研究發(fā)現，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，因此有的高速銑刀已采用高強度鋁合金來(lái)制造刀體。

　　在刀體結構上，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(huì )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(shí)，刀體的結構應對稱(chēng)于回轉軸，使重心通過(guò)銑刀的軸線(xiàn)。

　　刀片和刀座的夾緊、調整結構應盡可能消除游隙，并且要求重復定位性好。目前，高速銑刀已廣泛采用HSK刀柄與機床主軸連接，較大程度地提高了刀具系統的剛度和重復定位精度，有利于刀具破裂極限轉速的提高。此外，機夾式高速銑刀的直徑顯露出直徑變小、刀齒數減少的發(fā)展趨勢，也有利于刀具強度和剛度的提高。

　?。?）改進(jìn)刀具的夾緊方式

　　模擬計算和破裂試驗研究表明，高速銑刀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構以防止刀片甩飛。刀座、刀片的夾緊力方向最好與離心力方向一致，同時(shí)要控制好螺釘的預緊力，防止螺釘因過(guò)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(shí)現夾緊的高精度和高剛度。

　?。?）提高刀具的動(dòng)平衡性

　　提高刀具的動(dòng)平衡性對提高高速銑刀的安全性有很大的幫助。因為刀具的不平衡量會(huì )對主軸系統產(chǎn)生一個(gè)附加的徑向載荷，其大小與轉速的平方成正比。

　　設旋轉體質(zhì)量為m，質(zhì)心與旋轉體中心的偏心量為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為刀具系統不平衡量（g mm），e為刀具系統質(zhì)心偏心量（mm），m為刀具系統質(zhì)量（kg），n為刀具系統轉速（r/min），ω為刀具系統角速度（rad/s）。

　　由上式可見(jiàn)，提高刀具的動(dòng)平衡性可顯著(zhù)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(guò)動(dòng)平衡測試，并應達到ISO1940-1規定的G4.0平衡質(zhì)量等級以上要求。