Sikkerhedsteknologi af skæreværktøjer

Højhastighedsfræseteknologi er meget udbredt i bilindustrien, fly- og formfremstillingsindustrien. Da centrifugalkraften bæres af hver del af skæreværktøjet, når fræseren roterer med høj hastighed, langt har overskredet effekten af ​​selve skærekraften og er blevet skæreværktøjets hovedbelastning, og når centrifugalkraften når et vist niveau , vil det få skæreværktøjet til at deformere eller endda knække. Derfor er forskningen i højhastighedsfræsernes sikkerhedsteknologi af stor betydning for udviklingen af ​​højhastighedsfræseteknologi.

I begyndelsen af ​​1990'erne begyndte Tyskland at studere sikkerhedsteknologien for højhastighedsfræsere og formulerede udkastet til standard DIN6589-1 "Sikkerhedskrav til højhastighedsfræsere", som fastlægger testmetoderne og standarderne for fejlen af højhastighedsfræsere, og fremsætter teknisk vejledende udtalelser om design, fremstilling og brug af højhastighedsfræsere, og fastsætter en ensartet sikkerhedsinspektionsmetode. Dette udkast til standard er blevet et vejledende dokument for sikkerheden af ​​højhastighedsfræsere i forskellige lande.

1. Sikkerhedsfejlformer og testmetoder for højhastighedsfræsere

The draft standard stipulates the speed limit of high-speed cutting. After exceeding this speed, the centrifugal force will become the main load of the milling cutter, and safety technology must be adopted. In the relationship diagram between tool diameter and high-speed cutting range, the area above the curve is the high-speed cutting range that the milling cutter must undergo safety inspection as specified in the standard: for single-piece tools (integral or welded tools) with a diameter of d1≤32mm, the cutting speed exceeds 10000m/mm for the high-speed cutting range; for assembled machine-clamped tools with a diameter of d1>32 mm, højhastighedsskæreområdet er området over linjesegmentet BC. Der er to former for sikkerhedsfejl ved højhastighedsfræsere: deformation og brud. Sikkerhedstestmetoderne for forskellige typer fræsere er også forskellige. For maskinspændte vendefræsere er der to sikkerhedstestmetoder: En metode er at teste ved 1,6 gange den maksimale driftshastighed, og den permanente deformation af værktøjet eller forskydningen af ​​delene overstiger ikke 0. 05 mm; den anden metode er at teste ved 2 gange den maksimale driftshastighed, og værktøjet går ikke i stykker (inklusive skruerne, der klemmer bladet, der skæres af, klingen eller andre spændekomponenter, der smides væk, sprængning af skærelegemet osv. .). For integrerede fræsere skal de testes ved 2 gange den maksimale driftshastighed uden at bøje eller knække.

2. Højhastigheds-beregningsmodel for fræserens styrke

Nøglen til, om en højhastighedsskærer svigter under påvirkning af centrifugalkraft, ligger i, om skærelegemet er stærkt nok, og om maskinklemmens dele er pålideligt fastspændt. Når centrifugalkraften bruges som hovedbelastning til at beregne skærelegemets styrke, på grund af kompleksiteten af ​​skæreformen, har resultatet beregnet af klassisk mekanikteori en stor fejl og kan ofte ikke opfylde kravene til sikkerhedsdesign. For kvalitativt og kvantitativt at analysere spændingen og deformationen af ​​skærestrukturen under påvirkning af centrifugalkraft under skæredesignstadiet, kan finite element-metoden bruges til at beregne spændingsstørrelsen ved forskellige hastigheder, simulere fejlprocessen og forbedre designskema. Den endelige element-beregningsmodel for højhastighedsfræseren inkluderer fræserens krop, fræserlegemesæde, klinge og klemskrue. Først beregnes den elastiske deformation af skærelegemet (inklusive massen af ​​dele såsom skruer og knive), og derefter analyseres det adskilte skæresæde i detaljer. Den opnåede elastiske deformation af skærelegemet tilføjes til skæresædeadskillelsen som en grænsebetingelse; derefter danner skæresædet, klinge, skrue og masseløse friktionspar en model af klingespændesystemet, og spændingspålidelighedsanalysen udføres. Finite element-modellen kan simulere klingens hældning, glidning og rotation i værktøjsholderen og deformationen af ​​skruen, når den er fastspændt, og kan beregne bladets forskydning og skruekraft ved forskellige hastigheder.