高速銑刀安全標(biāo)準(zhǔn)的制......




高速銑刀安全標(biāo)準(zhǔn)的制定和有限元計算模型的開發(fā)，對高速銑刀的設(shè)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(biāo)準(zhǔn)建議，刀體

材料的選擇應(yīng)取決于材料拉伸強度與密度的比值和應(yīng)用的轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)
刀體上的槽（包括刀座槽、容屑槽、鍵槽）會引起應(yīng)力集中，降低刀體的強度，因此應(yīng)盡量避免通槽和槽底帶尖角。刀體的結(jié)構(gòu)應(yīng)對稱于

回轉(zhuǎn)軸，使重心通過銑刀的軸線。刀片和刀座的夾緊、調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能消除游隙，并且要求重復(fù)定位性好。需使用接頭、加長柄等連接件時

也應(yīng)避免游隙和提高重復(fù)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(jié)構(gòu)，以提高剛性和安裝重復(fù)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(jié)構(gòu)便于調(diào)整刀齒的跳動，提高加工質(zhì)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(jié)構(gòu)。可轉(zhuǎn)位刀片應(yīng)有中心螺釘孔或有可卡住的空刀窩。例如有一種可轉(zhuǎn)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(yù)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(zhì)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(yīng)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(zhuǎn)時，刀具的不平衡會對主軸系統(tǒng)產(chǎn)生一個附加的徑向載荷，其大小與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系，從而對刀具的安全性和加工質(zhì)量帶來不

利的影響。因此《高速旋轉(zhuǎn)銑刀的安全性要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，用于高速切削的銑刀必須經(jīng)過動平衡測試，并應(yīng)達到ISO1940/1規(guī)定的G40平衡質(zhì)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(zhuǎn)速。為此，在機夾銑刀的結(jié)構(gòu)上要設(shè)

置調(diào)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(zhì)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(shù)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(fù)安裝精度也會影響銑刀旋轉(zhuǎn)時的不平衡效果

，使用HSK刀柄可以保證很高的重復(fù)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(diào)節(jié)到小于刀具的重復(fù)安裝精度（

μm）是徒勞的。
目前，安全性技術(shù)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(jié)構(gòu)上都作了改進，以適應(yīng)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(jīng)表面處理后硬度達60HRC，提高了刀體的耐磨性。