高速铣刀安全性设计理论与方法
摘要：针对切削速度大幅度提高引发的铣刀安全性问题，主要介绍了高速铣刀安全性研究与设计的相关理论和方法，将高速铣刀安全性划分为安全稳定性和安全完整性两部分，指出在高速铣刀未发生完整性破坏之前，其安全性存在一个动态衰退过程，对相关的高速铣刀切削稳定性、刀具材料设计中的跨尺度关联、铣刀设计冲突与多层次功能耦合、铣刀设计与安全性评价中的不确定性等问题进行了分析和论述，提出高速铣刀安全性衰退机理与铣刀评价和整体优化设计应重点解决的关键问题。
关键词：高速铣刀；安全性衰退；铣刀完整性；安全稳定性
中图分类号：TG714 文献标志码：A 文章编号：1007-2683（2013）02-0063-05
0、引言
目前，数控机床最高主轴转速普遍从8 000～12 000 r/min提高到18 000～24000 r/min，主轴转速40 000～100 000 r/min高速加工机床已经应用于生产，切削技术进入了以高速切削、高效切削为主要特征的现代切削技术新阶段，工序集约化和高速加工设备通用化使得高速铣削成为装备制造业关键零部件高效、高精度和高柔性加工首选工艺方案。
建立在高性能机床全面发展基础之上的高速铣削技术，其技术核心是采用安全可靠刀具，以高切削速度和高进给速度进行高精确度和高表面质量加工，与中低速铣削刀具不同，高速旋转的铣刀承受着很大的离心力，积聚着巨大的能量，当主轴转速接近铣刀结构强度的临界转速时，极易导致铣刀夹紧力失效和刀体爆碎，造成重大事故和人身伤害；同时，高速铣刀的不平衡会对主轴系统产生一个附加的径向载荷，对加工质量、刀具使用寿命和机床精确度产生直接影响，高速铣削加工中存在的上述问题，使得铣刀安全性受到广泛关注心。
目前，高速铣刀安全性研究和产品设计主要遵循IS015641标准，但该标准的根本目的是避免高速加工中铣刀产生永久性变形、折断和解体等破坏性事故，并没有考虑到铣刀安全稳定性对高速切削过程的影响，无法解决非破坏性条件下高速铣刀安全性衰退问题，高速铣刀安全性在数据清晰度和完整性方面存在诸多问题，有待深入研究。
1、高速铣刀安全性
20世纪80年代，铣刀的安全性问题开始受到广泛重视，20世纪90年代初，德国制订了《高速铣刀的安全要求》（DIN6589，1）标准草案。2001年，在该标准草案基础上制定的《高速铣刀安全性要求》（IS015641）国际标准，成为各国高速铣刀安全性的指导性文件。除德国公司推出的高速铣刀外，日本Tungaloy公...
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