现代机械加工高速切削对刀具技术的要求

金属切削加工已进入了一个以高速切削为代表的新的发展阶段，由于高速切削加工能极大地提高材料的切除率和零件的加工质量，降低加工成本，因而成为当今金属切削加工的发展方向之一。高速切削刀具技术是高速切削加工的一个关键技术，它包括高速切削刀具材料、刀柄系统、刀具系统动平衡技术、刀具监测技术等。

高速切削加工不仅仅是主轴转速的提高，而是指整体加工时间的缩短。因此，高速切削加工不仅要求切削刀具具有很高的刚性、安全性、柔性、动平衡特性和操作方便性，而且对刀具系统与机床接口的连接刚度、精度以及刀柄对刀具的夹持力与夹持精度等都提出了很高的要求。

所谓刀具系统，即由装夹刀柄与切削刀具所组成的完整刀具体系。装夹刀柄与机床接口相配，切削刀具直接加工被加工零件，两者极为重要。高速切削加工刀具系统必须满足以下要求。

1.刀具结构的高度安全性

作为应用于高速切削加工的刀具系统，在高转速情况下会产生很大的离心力，造成两种危险：一是普通弹簧夹头夹紧力会下降;二是大直径刀具可能会破坏，同时，飞溅的切屑和崩刃具有很高的动能，可能会造成人身伤害。因此，高速切削刀具必须具备可靠的安全性，以防止刀具高速回转时刀片飞出，并保证旋转刀片在2倍于最高转速时不破裂。高速切削刀具的安全性必须考虑一些因素，如刀具强度、刀具夹持、刀片压紧、刀具动平衡等。

2.刀具系统优异的动平衡性

用于高速加工的刀具系统的动平衡性能是至关重要的。由理论力学知识可知，离心力F=mM2，当刀具系统动平衡性能较差时，高速旋转的刀具会产生很大的离心力，从而引起刀杆弯曲并产生振动，其结果将使被加工零件质量降低，甚至导致刀具损坏。

3.高的系统刚性

刀具系统的静、动刚性是影响加工精度及切削性能的重要因素。刀具系统刚性不足将导致刀具系统振动或倾斜，使加工精度和加工效率降低。同时，系统振动又会使刀具磨损加剧，降低刀具和机床使用寿命。

4.高的系统精度

系统精度包括系统定位夹持精度与刀具重复定位精度以及良好的精度保持性。具备以上精度要求的刀具系统，才能保证高速加工整个系统的静态和动态稳定性，从而满足高速、高精加工工件的要求。

5.高的互换性

对模块式刀具系统而言，需要刀具系统具有更高的灵活性，以便通过调整或组装，迅速适应不同零件的加工需要。此外，刀具与机床的接口应采用相同的刀柄系统，以减少不必要的库存。

6.高效性

刀具系统必须具备高质量、高使用寿命的刀具，以满足高速高效加工工件的要求。

7.高适应性

刀具系统应具有加工多种硬度材质的能力，以满足高速加工各种工件的要求。