現代高效加工刀具技術應用：高速切削刀具結構及選擇

刀具結構、切削刃的幾何參數以及刀具的斷屑方式等對高速切削的效率、表面質量、刀具壽命以及切削熱量的產生等都有很大影響。

1)刀具幾何角度

合適的刀具后角和合理的進給速度，能產生足夠大的切屑厚度，帶走熱量，避免切削硬化；刀刃前角是影響刀具切削載荷的重要參數，應合理選擇；切削載荷與刀具每切刃的進給量有關。

對於多片鑲嵌刀具，切削載荷作用在每一個刀片上；對於實體刀具，切削載荷作用在每個齒上。因此，進給量應該在一個合理的數值之間來進行選擇。

一般來說，高速刀具的幾何角度和傳統的刀具大都有對應的關係。選擇合適的刀具參數，除了使刀具保持切削刃鋒利和足夠的強度外，很重要的目的是能形成足夠厚度的切屑，使切屑成為切削過程的散熱片，帶走儘可能多的熱量。

2)刀體

採用高連接強度的鑲嵌式刀具。高速切削中，大量應用鍍層和壓層刀具技術，鑲嵌式刀具使用量很大。對於鑲嵌式刀具，嵌入刀體的刀片如果沒有足夠的連接強度，就會在很大的離心力作用下和刀體分離。轉速在10000r／min以上的刀具都有這種危險。因此，在高轉速下只靠一個夾緊螺釘來壓緊刀片是不安全的。高速切削使用的嵌入式刀具和普通刀具不一樣，刀片要安全地嵌入刀體中，即緊嵌入刀體的卡槽里，然後再在與離心力垂直的方向上用螺釘把刀片緊固在刀體上。

高速切削對刀柄和刀具夾頭的要求是：夾緊精度高；傳遞轉矩大；結構對稱性好，有利於刀具的動平衡；外形尺寸小，但應適當加大刀具的懸伸量，以擴大加工範圍。

刀具結構選擇：

選用專用的適合高速的鑲嵌式刀具，無論粗加工、半精加工和精加工均應如此；

選擇結實、剛性好的刀具結構；

選擇大一點的刀柄和錐柄，特別是小直

徑刀具更應該如此；

儘可能選擇短粗的刀具，避免過長懸伸；

採用平衡刀具和刀柄。至少應該給出刀具的平衡量參數；

刀體應該設計得有儘可能大的容屑量；

刀具中心最好製成帶孔結構，以便於吹氣和冷卻；

必須要有高精度刀片座和可靠的固定；

鑲嵌刀片的基片應該有最大的剛性和耐磨損性能；

強化刀刃連接，保證安全；

儘可能選擇短切刃，減少振動；

不要超過允許的最大切削速度；採用實體穩定的刀具主軸連接界面，避免發生振動。

3)高速切削安裝和使用刀具的其他問題

(1)提高切削剛度。在高速加工中，支撐工件的夾具應該穩固地安裝在工作台上，夾具和工作台應該具有足夠的質量和阻尼，以免引起刀具的振動、提高刀具的壽命。

(2)考慮刀具承受的離心力。特別是當選擇嵌入式刀具時尤其要注意，使用的刀具在高速運轉時產生的離心力不能超過允許的極限轉速，以免發生致命的事故。

(3)特殊的安全設施。例如，當直徑為40ram的鑲嵌式銑刀在主軸轉速40000r／min運轉時，如果刀片脫落下來，其射出去的速度可達到87rn／s，就像機槍射出的子彈～樣快，這是非常危險的，必須使用非常安全可靠的保護措施。

高速切削參數

根據工件材料和加工工法，正確選擇和優化切削參數，是保證高速切削能夠達到預期效果、避免機床顫振的重要環節。目前，高速加工還沒有完整的工藝參數表和高速切削資料庫，不能通過切削手冊進行選擇。對於每一種刀具也還沒有特定的公式來確定最佳的切削參數組合。在實際生產中，可以根據所加工的材料、工序特徵等，通過實驗或模擬的方法來確定最佳的切削速度和進給量。

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