高速切削加工機械中的刀具技術-廣東廣州鋒利華機械刀片制造公司

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高速切削加工機械中的刀具技術

來源：網絡　時間：2010年08月08日　點擊：

摘要：高速切削加工切削速度、進給速度和加速度提高近一個數量級，對刀具技術提出新的要求并促進其不斷發展。文章分析了由于旋轉離心慣性力大幅度增大引起的刀具與夾緊裝置機械故障及其預防保護措施，概括了高速切削常用的刀具材料、應用范圍及制造新技術，歸納了加工中緩解刀具壽命下降的工藝措施，介紹了新型的激光刀具檢測系統的性能、工作原理和優點，表明刀具技術的綜合性、系統性。

高速切削(HSC)加工中，切削線速度高達普通切削線速度的5～10倍，使機床主軸轉速常在20000～30000r/min 以上，進給速度隨之上升至15～50m/min或更高，并要求進給軸的運動加速度、CNC系統的控制速度與功能乃至CAD/CAM系統的速度與功能都相應提高增強。

機械運動參數數值提高近一個數量級，對工藝裝備中運動部件的物理力學性能和結構提出了不同尋常的高要求。本文以下集中討論由此而引起的刀具技術的革新與發展。

1 刀具系統的機械故障與預防保護措施

機械零部件的旋轉離心慣性力隨著轉速升高以二次方規律增大，造成生產實踐中高速切削刀具系統發生特殊的、不同尋常的機械故障，主要有以下幾種形式：

如果主軸頭部壁厚差別較大，當離心慣性力大幅度增大后，薄壁處剛度低徑向擴張量顯著增大，使刀柄徑向晃動、無法定位，同時可能發生軸向錯位移動而深入主軸，如圖1所示。

圖1 刀柄無法定位和傳遞動力

如果刀體(刀盤)結構有明顯薄弱之處，在很大的離心慣性力作用下會發生爆裂。

在離心慣性力作用下，刀片和緊固楔塊可能發生徑向位移而增大旋轉半徑，或者刀片緊固螺釘被剪斷。這是高速切削刀具容易發生的主要機械故障。

可見，要預防和避免以上機械故障，首先要盡可能減小離心慣性力，尤其是不平衡離心慣性力。在此條件下，再進一步增強刀具與夾緊裝置的強度、剛度和穩定性。離心慣性力分別與旋轉質量和旋轉半徑的大小成正比，因此對刀具與夾緊裝置的基本要求是不平衡質量小，在工作旋轉時的實際同軸度高，結構設計安全可靠，保證在高轉速下能夠正常工作。HSC 加工中需要采取以下具體措施：

1) 在制造過程中，刀具與刀柄夾緊裝置經過嚴格的靜、動平衡，各自的不平衡質量大小必需降低到低于DIN/ISO 1940標準規定的數值；
2) 采用不平衡質量小、夾緊力大的液壓彈力夾頭刀柄、熱壓裝配刀柄以及與刀具一體的刀柄：
3) 必要時采用全套在線、實時可調動平衡刀柄及附件裝置，但其價格昂貴：
4) 刀具實際工作的轉速，不超過刀具與刀柄夾緊裝置制造廠家

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