数控刀具安全措施详细介绍

1．减轻数控刀具质量，减少数控刀具构件数，简化数控刀具结构

由试验求得的相同直径的不同数控刀具的刀体质量、数控刀具构件数和构件接触面数之间的关系，经比较发现，数控刀具质量越轻，构件数量和构件接触面越少，数控刀具的转速越高。研究发现，用钛合金作为刀体材料减轻了构件的质量，可提高数控刀具的和高转速。但由于钛合金对切口的敏度，不适宜制造刀体，因此有的高速铣刀已采用高强度铝合金来制造刀体。

在刀体结构上，应注意避免和减小应力集中，刀体上的槽（包括刀座槽、容屑槽、键槽）会引起应力集中，降低刀体的强度，因此应尽量避免通槽和槽底带尖角。同时，刀体的结构应对称于回转轴，使重点通过铣刀的轴线。刀片和刀座的夹紧、调整结构应尽可能消除游隙，并且要求重复定位性好。高速铣刀已广泛采用HSK刀柄与机床主轴连接，较大程度地提高了数控刀具系统的刚度和重复定位精度，有利于数控刀具度转速的提高。此外，机夹式高速铣刀的直径显露出直径变小、刀齿数减少的发展趋势，也有利于数控刀具强度和刚度的提高。

2．改进数控刀具的夹紧方式

模拟计算和试验研究表明，高速铣刀刀片的夹紧方法不允许采用通常的摩擦力夹紧，要用带中心孔的刀片、螺钉夹紧方式，或用特殊设计的数控刀具结构以防止刀片甩飞。刀座、刀片的夹紧力方向与离心力方向一致，同时要控制好螺钉的预紧力，防止螺钉因过载而提前受损。对于小直径的带柄铣刀，可采用液压夹头或热胀冷缩夹头实现夹紧的高精度和高刚度。

3．提高数控刀具的动平衡性

提高数控刀具的动平衡性对提高高速铣刀的安全性有很大的帮助。因为数控刀具的不平衡量会对主轴系统产生一个附加的径向载荷，其大小与转速的平方成正比。

设旋转体质量为m，质心与旋转体中心的偏心量为e，则由不平衡量引起的惯性离心力F为：

F=emω2=U

式中：U为数控刀具系统不平衡量（g·mm），e为数控刀具系统质心偏心量（mm），m为数控刀具系统质量（kg），n为数控刀具系统转速（r/min），ω为数控刀具系统角速度（rad/s）。

由上式可见，提高数控刀具的动平衡性可显着减小离心力，提高高速数控刀具的安全性。因此，按照标准草案要求，用于高速切削的铣刀必须经过动数控刀具平衡测试，并应达到ISO1940－1规定的G4.0平衡质量等级以上要求。

结语

高速铣刀安全性技术是研究高速数控刀具的一个重要内容，应加强数控刀具安全性的定量分析，确定影响高速铣刀安全性的微量因素，并从数控刀具的材料、结构、制造工艺等方面解决好高速铣刀的安全性。