高速銑刀安全標準的制......




高速銑刀安全標準的制定和有限元計算模型的開發(fā)，對高速銑刀的設計和使用提出了以下改進意見：
（1）刀體材料
為了減輕和承受離心力的作用，要求刀體材料的比重要小，強度要高，現(xiàn)在有的高速銑刀已采用高強度鋁合金制造刀體。標準建議，刀體

材料的選擇應取決于材料拉伸強度與密度的比值和應用的轉速范圍。圖6是用不同刀體材料制造的DIN8030系列銑刀的極限切削速度比較。鈦合

金由于對切口的敏感性不宜用于制造刀體。
（2）刀具結構
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。刀體的結構應對稱于

回轉軸，使重心通過銑刀的軸線。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。需使用接頭、加長柄等連接件時

也應避免游隙和提高重復定位性。實際上，高速銑刀大多采用HSK刀柄與機床主軸連接甚至做成整體式結構，以提高剛性和安裝重復定位精度

。此外，機夾式高速銑刀的直徑趨小，高度增加，刀齒數(shù)也趨少，有的只有兩個刀齒，這種結構便于調整刀齒的跳動，提高加工質量。
（3）刀具（片）的夾緊方式
刀具與主軸的連接宜采用HSK錐柄或類似的錐柄結構。可轉位刀片應有中心螺釘孔或有可卡住的空刀窩。例如有一種可轉位刀片，刀片底
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面有一個圓的空刀窩，可與刀體上的凸起相配合，對作用在夾緊螺釘上的離心力起卸載作用。刀座、刀片的夾緊力方向最好與離心力方向一致

，還要控制螺釘?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，現(xiàn)在有兩種高精度、高剛性的夾緊方法：液壓夾頭和熱冷脹

縮夾頭。兩者比較，后者的夾持精度更高，傳遞的扭矩比前者大1．5～2倍，徑向剛性高2～3倍，能承受更大的離心力，更適合于整體硬質合

金銑刀高速銑削淬硬的模具。日本和德國都開發(fā)了相應的加熱裝置用于刀具的裝卸。這種夾頭的缺點是適用的直徑范圍小，刀具裝卸費時。
（4）刀具的動平衡
在高速旋轉時，刀具的不平衡會對主軸系統(tǒng)產生一個附加的徑向載荷，其大小與轉速成平方關系，從而對刀具的安全性和加工質量帶來不

利的影響。因此《高速旋轉銑刀的安全性要求》標準規(guī)定，用于高速切削的銑刀必須經過動平衡測試，并應達到ISO1940/1規(guī)定的G40平衡質量
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等級，即銑刀的單位重量允許不平衡量e不超過3．8197×105/nmax（mm×g/kg），式中nmax為最大使用轉速。為此，在機夾銑刀的結構上要設

置調節(jié)動平衡的位置。實際上，目前某些精加工高速銑刀（或鏜刀）不平衡質量已達到G2．5級（e＝0.23873×105/nmax），平衡性比G40級好

得多，而美國平衡技術公司推出的刀具動平衡機甚至可平衡到G1．0級。銑刀在機床主軸上的重復安裝精度也會影響銑刀旋轉時的不平衡效果

，使用HSK刀柄可以保證很高的重復安裝精度。顯然，在對銑刀進行動平衡時，把e值（此時用μm作單位）調節(jié)到小于刀具的重復安裝精度（

μm）是徒勞的。
目前，安全性技術已被世界上著名的工具制造廠家所采用，除德國的Walter、Mapal等公司推出的高速銑刀外，日本東芝Tungaloy公司的

DIA9000加工鋁合金用銑刀、住友電工公司的專用SUMIDIA金剛石銑刀等在結構上都作了改進，以適應高速加工的需要，推薦的切削速度為3000

～5000m/min。美國Valenite公司推出直徑從3英寸至12英寸的高速銑刀，其鋁合金刀體經表面處理后硬度達60HRC，提高了刀體的耐磨性。