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螺纹铣削的发展 高速加工:普通铣削的替代和补充方案

高速铣削刀具安全技术现状

提高切削速度是金属切削技术长期追求的目标,也是切削加工提高效率、降低成本的主要措施。机械加工的历史证明,切削速度的提高为机械制造业带来了巨大的技术经济效益,切削速度的提高还反映着机械制造整体技术水平的进步。从八十年代中期开始,制造技术进入了一个全面发展的新时期,其特点是以提高切削速度和进给速度为目标,主要内容包括高速主轴单元、快速进给和高加(减)速度的驱动系统、高性能的快速CNC控制系统、高刚性的机床结构、超硬刀具材料和涂层工艺技术等。制造技术的全面进展正在把切削技术推向高速切削(HSC)的新阶段。与五六十年代推广硬质合金刀具时的所谓高速切削相比,这一轮的高速切削不仅切削速度有成倍的提高,而且可配合采用高的进给速度和小的切削深度,在实现高生产率的同时使切削力减小,从而还提高了加工质量。目前,高速切削已经在航空工业、模具工业和轿车工业受到重视,正在向更广的应用领域拓展。
高速切削的核心是高的切削速度,由于刀具材料、工件材料和加工工艺的多样性,对高速切削不可能用一个确定的速度指标来定义。对于铣刀等回转刀具,通常以刀具或主轴的转速作为衡量标准,根据不同的刀具直径,现阶段一般把转速10000~20000r/min以上视为高速切削。因为在这个转速范围以上,对刀具材料、结构、装夹以及机床的主轴、结构、进给驱动和CNC系统都提出了特殊的要求,需要开发新的技术,其中铣刀结构的安全性就是发展高速切削所必须解决的一个技术问题。
铣削是目前高速切削应用的主要工艺,铣刀是主要的高速切削刀具,包括面铣刀、立铣刀和模具铣刀。这类刀具在高速旋转时各部分都要承受很大的离心力,其作用远远超过切削力的作用,成为刀具的主要载荷,离心力过大足以导致刀体破碎。图1所示为一把德国Walter公司的面铣刀在36700r/min时爆碎后的状态。图2为一把直径12mm的带柄铣刀在转速达到36000r/min时弯曲、断裂的情形。这种破损一旦发生,操作者往往来不及采取制止措施或躲避,刀体爆飞的碎块或甩出的零件会对操作者造成重大伤害,使机床设备、加工工件严重损坏,带来很大的直接经济损失,甚至造成停工停产,影响产品的交货,并引起刀具制造商与用户之间的法律纠纷。因此,研究高速铣刀的安全性技术,防止这种由离心力引起的工具损坏,是进一步发展和应用高速切削的必要前提,具有重要的现实意义。



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