Veiligheidstechnologie van snijgereedschappen

Hogesnelheidsfreestechnologie wordt veel gebruikt in de auto-, vliegtuig- en matrijzenbouwindustrie. Aangezien de middelpuntvliedende kracht die door elk onderdeel van het snijgereedschap wordt gedragen wanneer de frees met hoge snelheid draait, het effect van de snijkracht zelf ruimschoots heeft overschreden en de hoofdbelasting van het snijgereedschap is geworden, en wanneer de middelpuntvliedende kracht een bepaald niveau bereikt , zal het snijgereedschap vervormen of zelfs breken. Daarom is het onderzoek naar de veiligheidstechnologie van hogesnelheidsfrezen van groot belang voor de ontwikkeling van hogesnelheidsfreestechnologie.

Begin jaren negentig begon Duitsland de veiligheidstechnologie van hogesnelheidsfrezen te bestuderen en formuleerde het de ontwerpnorm DIN6589-1 "Veiligheidseisen voor hogesnelheidsfrezen", waarin de testmethoden en normen voor het falen worden vastgelegd van hogesnelheidsfrezen, en brengt op technisch vlak leidende adviezen uit over het ontwerp, de vervaardiging en het gebruik van hogesnelheidsfrezen, en schrijft een uniforme veiligheidsinspectiemethode voor. Deze conceptnorm is een leidend document geworden voor de veiligheid van hogesnelheidsfrezen in verschillende landen.

1. Formulieren voor veiligheidsstoringen en testmethoden van hogesnelheidsfrezen

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, het snijbereik bij hoge snelheid is het gebied boven het lijnsegment BC. Er zijn twee vormen van veiligheidsfalen bij hogesnelheidsfrezen: vervorming en breuk. De veiligheidstestmethoden voor verschillende soorten frezen zijn ook verschillend. Voor machinaal geklemde wisselfrezen zijn er twee veiligheidstestmethoden: één methode is testen bij 1,6 keer de maximale werksnelheid, en de permanente vervorming van het gereedschap of de verplaatsing van de onderdelen mag niet groter zijn dan 0. 05 mm; de andere methode is om te testen op 2 keer de maximale werksnelheid, en het gereedschap breekt niet (inclusief de schroeven die het mes vastklemmen dat wordt afgesneden, het mes of andere klemcomponenten die worden weggegooid, het barsten van het freeslichaam, enz. .). Voor integraalfrezen moeten deze worden getest op 2 maal de maximale werksnelheid zonder te buigen of te breken.

2. Berekeningsmodel voor de sterkte van de hogesnelheidsfrees

De sleutel tot het falen van een hogesnelheidsfrees onder invloed van de middelpuntvliedende kracht ligt in de vraag of het freeslichaam sterk genoeg is en of de onderdelen van de machineklem betrouwbaar zijn vastgeklemd. Wanneer de middelpuntvliedende kracht wordt gebruikt als de hoofdbelasting om de sterkte van het freeslichaam te berekenen, vanwege de complexiteit van de freesvorm, vertoont het resultaat berekend door de klassieke mechanica-theorie een grote fout en kan het vaak niet voldoen aan de eisen van het veiligheidsontwerp. Om de spanning en vervorming van de freesconstructie onder invloed van de middelpuntvliedende kracht tijdens de ontwerpfase van de frees kwalitatief en kwantitatief te analyseren, kan de eindige-elementenmethode worden gebruikt om de spanningsgrootte bij verschillende snelheden te berekenen, het faalproces te simuleren en de ontwerpschema. Het eindige-elementenberekeningsmodel van de hogesnelheidsfrees omvat het freeslichaam, de freeslichaamzitting, het mes en de klemschroef. Eerst wordt de elastische vervorming van het freeslichaam (inclusief de massa van onderdelen zoals schroeven en messen) berekend, en vervolgens wordt de gescheiden freeszitting in detail geanalyseerd. De verkregen elastische vervorming van het meslichaam wordt als randvoorwaarde opgeteld bij de scheiding van de meszitting; vervolgens vormen de freeszitting, het mes, de schroef en het massaloze wrijvingspaar een model van het mesklemsysteem, en wordt de analyse van de klembetrouwbaarheid uitgevoerd. Het eindige-elementenmodel kan de helling, het glijden en de rotatie van het blad in de gereedschapshouder en de vervorming van de schroef bij het vastklemmen simuleren, en kan de bladverplaatsing en de schroefkracht bij verschillende snelheden berekenen.