高速切削加工机械中的刀具技术-广东广州锋利华机械刀片制造公司

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高速切削加工机械中的刀具技术

来源：网络　时间：2010年08月08日　点击：

摘要：高速切削加工切削速度、进给速度和加速度提高近一个数量级，对刀具技术提出新的要求并促进其不断发展。文章分析了由于旋转离心惯性力大幅度增大引起的刀具与夹紧装置机械故障及其预防保护措施，概括了高速切削常用的刀具材料、应用范围及制造新技术，归纳了加工中缓解刀具寿命下降的工艺措施，介绍了新型的激光刀具检测系统的性能、工作原理和优点，表明刀具技术的综合性、系统性。

高速切削(HSC)加工中，切削线速度高达普通切削线速度的5～10倍，使机床主轴转速常在20000～30000r/min 以上，进给速度随之上升至15～50m/min或更高，并要求进给轴的运动加速度、CNC系统的控制速度与功能乃至CAD/CAM系统的速度与功能都相应提高增强。

机械运动参数数值提高近一个数量级，对工艺装备中运动部件的物理力学性能和结构提出了不同寻常的高要求。本文以下集中讨论由此而引起的刀具技术的革新与发展。

1 刀具系统的机械故障与预防保护措施

机械零部件的旋转离心惯性力随着转速升高以二次方规律增大，造成生产实践中高速切削刀具系统发生特殊的、不同寻常的机械故障，主要有以下几种形式：

如果主轴头部壁厚差别较大，当离心惯性力大幅度增大后，薄壁处刚度低径向扩张量显著增大，使刀柄径向晃动、无法定位，同时可能发生轴向错位移动而深入主轴，如图1所示。

图1 刀柄无法定位和传递动力

如果刀体(刀盘)结构有明显薄弱之处，在很大的离心惯性力作用下会发生爆裂。

在离心惯性力作用下，刀片和紧固楔块可能发生径向位移而增大旋转半径，或者紧固螺钉被剪断。这是高速切削刀具容易发生的主要机械故障。

可见，要预防和避免以上机械故障，首先要尽可能减小离心惯性力，尤其是不平衡离心惯性力。在此条件下，再进一步增强刀具与夹紧装置的强度、刚度和稳定性。离心惯性力分别与旋转质量和旋转半径的大小成正比，因此对刀具与夹紧装置的基本要求是不平衡质量小，在工作旋转时的实际同轴度高，结构设计安全可靠，保证在高转速下能够正常工作。HSC 加工中需要采取以下具体措施：

1) 在制造过程中，刀具与刀柄夹紧装置经过严格的静、动平衡，各自的不平衡质量大小必需降低到低于DIN/ISO 1940标准规定的数值；
2) 采用不平衡质量小、夹紧力大的液压弹力夹头刀柄、热压装配刀柄以及与刀具一体的刀柄：
3) 必要时采用全套在线、实时可调动平衡刀柄及附件装置，但其价格昂贵：
4) 刀具实际工作的转速，不超过刀具与刀柄夹紧装置制造厂家

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