Bezpečnostní Technologie řezných Nástrojů

Technologie vysokorychlostního frézování je široce používána v automobilovém, leteckém průmyslu a výrobě forem. Protože odstředivá síla přenášená každou částí řezného nástroje, když se fréza otáčí vysokou rychlostí, daleko přesáhla účinek samotné řezné síly a stala se hlavním zatížením řezného nástroje, a když odstředivá síla dosáhne určité úrovně , způsobí deformaci nebo dokonce zlomení řezného nástroje. Proto má výzkum v oblasti bezpečnostní technologie vysokorychlostních fréz velký význam pro vývoj technologie vysokorychlostního frézování.

Počátkem 90. let začalo Německo studovat bezpečnostní technologii vysokorychlostních fréz a formulovalo návrh normy DIN6589-1 „Bezpečnostní požadavky na vysokorychlostní frézy“, která stanoví zkušební metody a normy pro selhání rychlořezných fréz a technicky předkládá směrná stanoviska ke konstrukci, výrobě a použití rychlořezných fréz a stanoví jednotný způsob kontroly bezpečnosti. Tento návrh normy se stal vůdčím dokumentem pro bezpečnost vysokorychlostních fréz v různých zemích.

1. Bezpečnostní formy porušení a zkušební metody rychloběžných 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 vysokorychlostního řezání je oblast nad úsečkou BC. Existují dvě formy bezpečnostního selhání vysokorychlostních fréz: deformace a prasknutí. Také bezpečnostní zkušební metody pro různé typy fréz se liší. U strojně upnutých vyměnitelných fréz existují dvě metody testování bezpečnosti: jednou metodou je testování při 1,6násobku maximální provozní rychlosti a trvalá deformace nástroje nebo posunutí součástí nepřesahuje 0. 05 mm; druhou metodou je testování při 2násobku maximální provozní rychlosti a nástroj se nezlomí (včetně odřezávání šroubů, které upínají čepel, odhození čepele nebo jiných upínacích součástí, prasknutí těla frézy atd. .). U integrovaných fréz je nutné je zkoušet při 2násobku maximální provozní rychlosti bez ohnutí nebo zlomení.

2. Model výpočtu pevnosti vysokorychlostní frézy

Klíč k tomu, zda selže vysokorychlostní fréza působením odstředivé síly, spočívá v tom, zda je tělo frézy dostatečně pevné a zda jsou díly upínače stroje spolehlivě upnuty. Při použití odstředivé síly jako hlavního zatížení pro výpočet pevnosti tělesa frézy má výsledek vypočítaný klasickou teorií mechaniky vzhledem ke složitosti tvaru frézy velkou chybu a často nemůže splnit požadavky bezpečnostního návrhu. Aby bylo možné kvalitativně a kvantitativně analyzovat napětí a deformaci konstrukce frézy při působení odstředivé síly během fáze návrhu frézy, lze metodu konečných prvků použít k výpočtu velikosti napětí při různých rychlostech, simulaci procesu porušení a zlepšení schéma návrhu. Model výpočtu konečných prvků vysokorychlostní frézy zahrnuje tělo frézy, sedlo těla frézy, čepel a upínací šroub. Nejprve se vypočítá pružná deformace těla frézy (včetně hmotnosti dílů jako jsou šrouby a čepele) a poté se podrobně analyzuje oddělené sedlo frézy. Získaná pružná deformace tělesa frézy je přidána k oddělení sedla frézy jako okrajová podmínka; potom sedlo frézy, čepel, šroub a dvojice bezhmotného tření tvoří model systému upínání čepele a je provedena analýza spolehlivosti upnutí. Model konečných prvků může simulovat sklon, posuv a rotaci čepele v držáku nástroje a deformaci šroubu při upnutí a může vypočítat posunutí čepele a sílu šroubu při různých rychlostech.