高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀安全性分析.doc

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高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀安全性分析 在中國的高速切削行業(yè)中最常用的切削形式就是高速銑削，而在高速銑削中占重要地位當(dāng)屬可轉(zhuǎn)位銑刀加工技術(shù)，在高速銑刀特別是可轉(zhuǎn)位的銑刀研發(fā)中人們更加關(guān)注其安全性能，提高高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀安全性能對于發(fā)揮高速銑削加工技術(shù)，推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的理論性意義與現(xiàn)實性意義。本文主要針對高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀安全性進(jìn)行分析，探究目前國內(nèi)外銑刀安全性研究的背景與發(fā)展意義。 在實際使用的過程中，高速可轉(zhuǎn)位銑刀在切削時產(chǎn)生巨大的能量，在刀具失效的情況下，釋放出的巨大能量完全可以破壞作業(yè)設(shè)備，嚴(yán)重者很可能會穿透設(shè)備，繼而導(dǎo)致操作人員的傷亡，所以提高高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀安全性就十分迫切與必要。在高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀安全性分析時我們可以根據(jù)刀具本身所具有的剛度失效與強(qiáng)度失效進(jìn)行判斷，通過對高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的模態(tài)分析與應(yīng)力場分析，研究安全性能更好的高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀，推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，切實保護(hù)人員生命安全。 高速切削的科學(xué)性界定 我們先說說高速切削中的高速概念，什么樣的速度才是高速，這其實是一個相對性的概念，參考的標(biāo)準(zhǔn)是常規(guī)的加工速度，高于常規(guī)加工速度的基本上就可以定位與高速。關(guān)于高速切削的科學(xué)界定，行業(yè)內(nèi)部沒有明確的統(tǒng)一性規(guī)定，這主要是因為對于高速各國沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，隨著銑削技術(shù)的升級，速度越來越快，通常意義上認(rèn)為銑削速度在常規(guī)切削速度5倍以上的都可以定義為高速切削。 高速切削加工的安全性研究的意義與現(xiàn)狀 隨著在高速切削過程中引發(fā)的安全事故，人們越來越認(rèn)識到高速切削技術(shù)安全性能的重要性，在實際研發(fā)與切削技術(shù)改良的過程中，安全性分析與設(shè)計被放在首位。高速切削技術(shù)的產(chǎn)生對于安全性的要求也越來越高，進(jìn)行高速切削刀具的就十分必要。 從系統(tǒng)的安全性角度來看，高速切削技術(shù)的安全性分析涉及操作機(jī)床周圍環(huán)境與操作人員的安全、機(jī)床、刀具與工件的安全無損耗，切削操作產(chǎn)品的質(zhì)量安全與可靠，對于危險事故的安全性預(yù)報等等，在機(jī)床方面，首先要做好必要的防護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)有安全防護(hù)墻體與門窗，機(jī)床本身能夠啟動安全裝置，從機(jī)床的角度避免刀具、夾具在飛轉(zhuǎn)的過程中對操作者及周圍環(huán)境的傷害與破壞。在進(jìn)行高速切削刀具的安全性分析時要重點加強(qiáng)對機(jī)床防護(hù)罩的設(shè)置。 從切削刀具方面進(jìn)行分析，這是相對于機(jī)床比較好操作的設(shè)備部分，我們主要依據(jù)高速旋轉(zhuǎn)的銑刀、鏜刀主要是前者進(jìn)行安全性設(shè)置，大量的研究實驗證明，普通的銑刀結(jié)構(gòu)與固有的強(qiáng)度完全不能適應(yīng)高速切削的要求，所以研究一種新性能的高速切削銑刀就顯得十分有必要，而我們接下來要說的高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀就是在當(dāng)前安全性背景下產(chǎn)生的新型切削刀具，在結(jié)構(gòu)、性能與安全性上都比先前的銑刀得到了明顯的提高與改善。 高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的安全性分析 3.1高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的結(jié)構(gòu)安全性分析 現(xiàn)有的銑刀安全性要求中明確規(guī)定，高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀在高速切削的過程中是不允許采用摩擦力夾緊的方式，這是由高速切削的強(qiáng)度所決定的，在高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀采用的是帶中心孔位的銑刀刀片，通過螺絲釘進(jìn)行夾緊。在高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的結(jié)構(gòu)中，和安全性能關(guān)系密切的部件是刀片中心的孔位對于螺絲釘孔位的偏心量、刀片中心孔位與螺絲釘中心孔位的形狀，這些參數(shù)一定程度上決定著螺釘在靜止的狀態(tài)下夾緊所受應(yīng)力的大小。如果產(chǎn)生的應(yīng)力過大，那么容易導(dǎo)致螺釘發(fā)生變形，在降低夾緊系統(tǒng)的失效轉(zhuǎn)速。除了這種夾緊方式，還可以嘗試采用帶卡位的空刀槽夾緊方式，采用這種夾緊方式可以進(jìn)行對比刀具的精確性定位，并實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)的過程中產(chǎn)生可靠、穩(wěn)定的聯(lián)接。夾緊刀片要使用合適的螺釘，在進(jìn)行螺釘固定的前期用潤滑劑進(jìn)行均勻涂抹，減少彼此之間的摩擦，減少夾緊扭矩中的損失，最后，螺釘需要定期的檢查與維護(hù)，必要的情況下進(jìn)行及時的更新，保證高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的安全運轉(zhuǎn)。刀體本身的設(shè)計也要兼顧安全性，在設(shè)計上要盡量減輕其質(zhì)量，通過減小直徑的方式進(jìn)行減重，在材料的選擇上也盡量選擇比重輕而強(qiáng)度較高的刀具材料，目前比較推薦的材料是高強(qiáng)度鋁合金制材料。刀槽的設(shè)計上要注意避免引起全部的應(yīng)力，以此來降低刀體的強(qiáng)度，避免采用貫通式的刀槽，減少應(yīng)力的集中。我們還可以從減少機(jī)夾零件的數(shù)量、回轉(zhuǎn)軸的刀體結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的安全性能分析。 3.2高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀設(shè)計上的安全性分析 我們可以通過一些具體的設(shè)計來增強(qiáng)高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的安全性能。在例如在刀片的排列上盡量選擇切向的排列方式，注意實現(xiàn)切削力的方向刀片的厚度要有所增加，在加大力的情況下可以實現(xiàn)切削刃的受力減輕，保證切削刃的強(qiáng)度與剛性，每次的銑削量及銑削深度都會大大提高，銑刀刀片不容易出現(xiàn)崩刃，延長了銑刀的使用壽命，高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀刀片采用的是切削力夾緊的方式，一方面節(jié)省了不必要的設(shè)備元件，另一方面可以使排碎屑槽的空間逐漸變大，提高排屑能力。我們前面提到過高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀的刀具材料采用的是先進(jìn)的優(yōu)質(zhì)合金制品，已經(jīng)在制刀之前進(jìn)行了熱處理，其安全性能十分可靠。 作為先進(jìn)的制造切削技術(shù)，高速切削技術(shù)在我們的工業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用，從目前的發(fā)展情況來看，有著廣闊而光明的應(yīng)用前景。在高速切削工藝中最為關(guān)鍵的部位就是刀具，隨著人們對高速切削安全性要求的提高，刀具的改良成為提高高速切削工藝安全性的突破口。作為目前比較先進(jìn)的刀具高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀十分值得關(guān)注，其在結(jié)構(gòu)與設(shè)計上都最大化的考慮到安全性問題，著力提高高速切削工藝的安全性能，也為今后的高速切削工藝刀具研發(fā)提供了發(fā)展思路與改良突破口。我國的高速切削可轉(zhuǎn)位銑刀研發(fā)還處于初級階段，面對與發(fā)達(dá)國家的巨大差距，我們在今后的研發(fā)中應(yīng)著力加強(qiáng)資金支持與技術(shù)扶持，推動我國銑刀制造業(yè)的新發(fā)展。 第 4 頁 共 4 頁