Bezpečnostná technológia rezných nástrojov

Technológia vysokorýchlostného frézovania je široko používaná v automobilovom, leteckom priemysle a vo výrobe foriem. Pretože odstredivá sila prenášaná každou časťou rezného nástroja, keď sa fréza otáča vysokou rýchlosťou, ďaleko presiahla účinok samotnej reznej sily a stala sa hlavným zaťažením rezného nástroja, a keď odstredivá sila dosiahne určitú úroveň , spôsobí to deformáciu alebo dokonca zlomenie rezného nástroja. Preto má výskum bezpečnostnej technológie vysokorýchlostných fréz veľký význam pre vývoj technológie vysokorýchlostného frézovania.

Začiatkom deväťdesiatych rokov začalo Nemecko študovať bezpečnostnú technológiu vysokorýchlostných fréz a sformulovalo návrh normy DIN6589-1 „Bezpečnostné požiadavky na vysokorýchlostné frézy“, ktorá stanovuje skúšobné metódy a normy pre poruchu rýchlobežných fréz a technicky predkladá smerné stanoviská ku konštrukcii, výrobe a používaniu rýchlobežných fréz a stanovuje jednotný spôsob kontroly bezpečnosti. Tento návrh normy sa stal vodiacim dokumentom pre bezpečnosť vysokorýchlostných fréz v rôznych krajinách.

1. Bezpečnostné formy porúch a skúšobné metódy vysokorýchlostných fréz

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, rozsah vysokorýchlostného rezu je oblasť nad úsečkou BC. Existujú dve formy zlyhania bezpečnosti vysokorýchlostných fréz: deformácia a pretrhnutie. Odlišné sú aj metódy testovania bezpečnosti pre rôzne typy fréz. Pre strojom upnuté vymeniteľné frézy existujú dve metódy testovania bezpečnosti: jednou metódou je testovanie pri 1,6-násobku maximálnej prevádzkovej rýchlosti a trvalá deformácia nástroja alebo posunutie častí nepresiahne 0. 05 mm; inou metódou je testovanie pri 2-násobku maximálnej prevádzkovej rýchlosti a nástroj sa nezlomí (vrátane odrezaných skrutiek, ktoré upínajú čepeľ, odhodenia čepele alebo iných upínacích komponentov, prasknutia tela frézy atď. .). Pri integrálnych frézach sa musia testovať pri 2-násobku maximálnej prevádzkovej rýchlosti bez ohybu alebo zlomenia.

2. Model výpočtu pevnosti vysokorýchlostnej frézy

Kľúč k tomu, či rýchlobežná fréza pri pôsobení odstredivej sily zlyhá, spočíva v tom, či je telo frézy dostatočne pevné a či sú diely upínača stroja spoľahlivo upnuté. Keď sa odstredivá sila používa ako hlavné zaťaženie na výpočet pevnosti tela frézy, v dôsledku zložitosti tvaru frézy má výsledok vypočítaný klasickou teóriou mechaniky veľkú chybu a často nemôže spĺňať požiadavky bezpečnostného dizajnu. Aby bolo možné kvalitatívne a kvantitatívne analyzovať napätie a deformáciu konštrukcie frézy pri pôsobení odstredivej sily počas fázy návrhu frézy, možno použiť metódu konečných prvkov na výpočet veľkosti napätia pri rôznych rýchlostiach, simuláciu procesu zlyhania a zlepšenie dizajnová schéma. Model výpočtu konečných prvkov vysokorýchlostnej frézy zahŕňa telo frézy, sedlo tela frézy, čepeľ a upínaciu skrutku. Najprv sa vypočíta pružná deformácia tela frézy (vrátane hmotnosti častí, ako sú skrutky a čepele) a potom sa podrobne analyzuje oddelené sedlo frézy. Získaná elastická deformácia telesa frézy sa pripočíta k oddeleniu sedla frézy ako okrajová podmienka; potom sedlo frézy, čepeľ, skrutka a pár bezhmotného trenia vytvoria model systému upínania čepele a vykoná sa analýza spoľahlivosti upnutia. Model konečných prvkov dokáže simulovať sklon, posúvanie a otáčanie čepele v držiaku nástroja a deformáciu skrutky pri upnutí a dokáže vypočítať posunutie čepele a silu skrutky pri rôznych rýchlostiach.