高速銑削工藝在汽車、飛機和模具制造業(yè)中應用廣泛。由于鎢鋼立銑刀高速旋轉(zhuǎn)時刀具各部分承受的離心力已遠遠超過切削力本身的作用而成為刀具的主要載荷，而離心力達到一定程度時會造成刀具變形甚至破裂，因此研究高速鎢鋼立銑刀的安全性技術對發(fā)展高速銑削技術有著極其重要的意義。
刀的安全性技術研究，并制訂了DIN6589-1《高速鎢鋼立銑刀的安全要求》標準草案，規(guī)定了高速鎢鋼立銑刀失效的試驗方法和標準，在技術上提出了高速鎢鋼立銑刀設計、制造和使用的指導性意見，規(guī)定了統(tǒng)一的安全性檢驗方法。該標準草案已成為各國高速鎢鋼立銑刀安全性的指導性文件。
2.1 高速鎢鋼立銑刀的安全失效形式與試驗方法
標準草案規(guī)定了高速切削的速度界限，超過該速度后離心力將成為鎢鋼立銑刀的主要載荷，必須采用安全技術。在刀具直徑與高速切削范圍關系圖中，曲線以上區(qū)域為該標準規(guī)定的鎢鋼立銑刀必須經(jīng)過安全檢驗的高速切削范圍：對于直徑d1≤32mm的單件刀具(整體或焊接刀具)，其切削速度超過10000m/mm為高速切削范圍;對于直徑d1>32mm的裝配式機夾刀具，高速切削范圍為線段BC以上區(qū)域。
高速鎢鋼立銑刀的安全失效形式有兩種：變形和破裂。不同類型鎢鋼立銑刀的安全試驗方法也不同。對于機夾可轉(zhuǎn)位鎢鋼立銑刀，有兩種安全試驗方法：一種方法是在1.6倍最大使用轉(zhuǎn)速下進行試驗，刀具的永久性變形或零件的位移不超過0.05mm;另一種方法是在2倍于最大使用轉(zhuǎn)速下試驗，刀具不發(fā)生破裂(包括夾緊刀片的螺釘被剪斷、刀片或其他夾緊元件被甩飛、刀體的爆裂等)。而對于整體式鎢鋼立銑刀，則必須在2倍于最大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗而不發(fā)生彎曲或斷裂。
2.2 高速鎢鋼立銑刀強度計算模型
高速刀具在離心力的作用下是否發(fā)生失效的關鍵在于刀體的強度是否足夠、機夾刀的零件夾緊是否可靠。當把離心力作為主要載荷計算刀體強度時，由于刀具形狀的復雜性，用經(jīng)典力學理論計算得出的結果誤差很大，常常不能滿足安全性設計的要求。
為了在刀具設計階段對其結構強度在離心力作用下的受力和變形進行定性和定量的分析，可通過有限元方法計算不同轉(zhuǎn)速下的應力大小，模擬失效過程和改進設計方案。高速鎢鋼立銑刀有限元計算模型中包括刀體、刀體座、刀片和夾緊螺釘。首先計算刀體(包括螺釘、刀片等零件質(zhì)量)的彈性變形，再對分離出的刀座作詳細分析，把所獲得的刀體彈性變形作為邊界條件加到刀座分離體;然后由切出的刀座、刀片、螺釘及無質(zhì)量的摩擦副組成刀片夾緊系統(tǒng)的模型，進行夾緊的可靠性分析。有限元模型能模擬刀片在刀座里的傾斜、滑動、轉(zhuǎn)動以及螺釘在夾緊時的變形，可計算出在不同轉(zhuǎn)速下刀片位移和螺釘受力的大小。
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