高速切削可转位铣刀安全性分析

摘要：

在中国的高速切削行业中最常用的切削形式就是高速铣削，而在高速铣削中占重要地位当属可转位铣刀加工技术，在高速铣刀特别是可转位的铣刀研发中人们更加关注其安全性能，提高高速切削可转位铣刀安全性能对于发挥高速铣削加工技术，推动经济发展具有重要的理论性意义与现实性意义。本文主要针对高速切削可转位铣刀安全性进行分析，探究目前国内外铣刀安全性研究的背景与发展意义。

【关键词】高速铣削技术 高速切削可转位铣刀 安全性分析 研发前景

在实际使用的过程中，高速可转位铣刀在切削时产生巨大的能量，在刀具失效的情况下，释放出的巨大能量完全可以破坏作业设备，严重者很可能会穿透设备，继而导致操作人员的伤亡，所以提高高速切削可转位铣刀安全性就十分迫切与必要。在高速切削可转位铣刀安全性分析时我们可以根据刀具本身所具有的刚度失效与强度失效进行判断，通过对高速切削可转位铣刀的模态分析与应力场分析，研究安全性能更好的高速切削可转位铣刀，推动经济发展的同时，切实保护人员生命安全。

1.高速切削的科学性界定

我们先说说高速切削中的高速概念，什么样的速度才是高速，这其实是一个相对性的概念，参考的标准是常规的加工速度，高于常规加工速度的基本上就可以定位与高速。关于高速切削的科学界定，行业内部没有明确的统一性规定，这主要是因为对于高速各国没有统一的标准，随着铣削技术的升级，速度越来越快，通常意义上认为铣削速度在常规切削速度5倍以上的都可以定义为高速切削。

2.高速切削加工的安全性研究的意义与现状

随着在高速切削过程中引发的安全事故，人们越来越认识到高速切削技术安全性能的重要性，在实际研发与切削技术改良的过程中，安全性分析与设计被放在首位。高速切削技术的产生对于安全性的要求也越来越高，进行高速切削刀具的就十分必要。

从系统的安全性角度来看，高速切削技术的安全性分析涉及操作机床周围环境与操作人员的安全、机床、刀具与工件的安全无损耗，切削操作产品的质量安全与可靠，对于危险事故的安全性预报等等，在机床方面，首先要做好必要的防护结构，设有安全防护墙体与门窗，机床本身能够启动安全装置，从机床的角度避免刀具、夹具在飞转的过程中对操作者及周围环境的伤害与破坏。在进行高速切削刀具的安全性分析时要重点加强对机床防护罩的设置。

从切削刀具方面进行分析，这是相对于机床比较好操作的设备部分，我们主要依据高速旋转的铣刀、镗刀主要是前者进行安全性设置，大量的研究实验证明，普通的铣刀结构与固有的强度完全不能适应高速切削的要求，所以研究一种新性能的高速切削铣刀就显得十分有必要，而我们接下来要说的高速切削可转位铣刀就是在当前安全性背景下产生的新型切削刀具，在结构、性能与安全性上都比先前的铣刀得到了明显的提高与改善。

3.高速切削可转位铣刀的安全性分析

3.1高速切削可转位铣刀的结构安全性分析

现有的铣刀安全性要求中明确规定，高速切削可转位铣刀在高速切削的过程中是不允许采用摩擦力夹紧的方式，这是由高速切削的强度所决定的，在高速切削可转位铣刀采用的是带中心孔位的铣刀刀片，通过螺丝钉进行夹紧。在高速切削可转位铣刀的结构中，和安全性能关系密切的部件是刀片中心的孔位对于螺丝钉孔位的偏心量、刀片中心孔位与螺丝钉中心孔位的形状，这些参数一定程度上决定着螺钉在静止的状态下夹紧所受应力的大小。如果产生的应力过大，那么容易导致螺钉发生变形，在降低夹紧系统的失效转速。除了这种夹紧方式，还可以尝试采用带卡位的空刀槽夹紧方式，采用这种夹紧方式可以进行对比刀具的精确性定位，并实现高速旋转的过程中产生可靠、稳定的联接。夹紧刀片要使用合适的螺钉，在进行螺钉固定的前期用剂进行均匀涂抹，减少彼此之间的摩擦，减少夹紧扭矩中的损失，最后，螺钉需要定期的检查与维护，必要的情况下进行及时的更新，保证高速切削可转位铣刀的安全运转。刀体本身的设计也要兼顾安全性，在设计上要尽量减轻其质量，通过减小直径的方式进行减重，在材料的选择上也尽量选择比重轻而强度较高的刀具材料，目前比较推荐的材料是高强度铝合金制材料。刀槽的设计上要注意避免引起全部的应力，以此来降低刀体的强度，避免采用贯通式的刀槽，减少应力的集中。我们还可以从减少机夹零件的数量、回转轴的刀体结构设计进行高速切削可转位铣刀的安全性能分析。

3.2高速切削可转位铣刀设计上的安全性分析

我们可以通过一些具体的设计来增强高速切削可转位铣刀的安全性能。在例如在刀片的排列上尽量选择切向的排列方式，注意实现切削力的方向刀片的厚度要有所增加，在加大力的情况下可以实现切削刃的受力减轻，保证切削刃的强度与刚性，每次的铣削量及铣削深度都会大大提高，铣刀刀片不容易出现崩刃，延长了铣刀的使用寿命，高速切削可转位铣刀刀片采用的是切削力夹紧的方式，一方面节省了不必要的设备元件，另一方面可以使排碎屑槽的空间逐渐变大，提高排屑能力。我们前面提到过高速切削可转位铣刀的刀具材料采用的是先进的优质合金制品，已经在制刀之前进行了热处理，其安全性能十分可靠。

4.结束语

作为先进的制造切削技术，高速切削技术在我们的工业发展中发挥了重要的作用，从目前的发展情况来看，有着广阔而光明的应用前景。在高速切削工艺中最为关键的部位就是刀具，随着人们对高速切削安全性要求的提高，刀具的改良成为提高高速切削工艺安全性的突破口。作为目前比较先进的刀具――高速切削可转位铣刀十分值得关注，其在结构与设计上都最大化的考虑到安全性问题，着力提高高速切削工艺的安全性能，也为今后的高速切削工艺刀具研发提供了发展思路与改良突破口。我国的高速切削可转位铣刀研发还处于初级阶段，面对与发达国家的巨大差距，我们在今后的研发中应着力加强资金支持与技术扶持，推动我国铣刀制造业的新发展。

参考文献：

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