高速旋转铣刀变形的影响

高速铣削过程中，伴随着强烈的机械载荷（切削力、离心力）冲击，再加上硬质合硬度高、脆性大，是粉末烧结材料，组织不均匀，而且分布有众多的缺陷和空隙。因此，很容易引起整体硬质合金立铣刀的弯曲变形和折断。造成其早期失效的童要原因是由冲击载荷引起的瞬间应力超过刀具抗拉强度，这种失效具有突发性，这也是最危险的。研究高速旋转刀具系统的变形问题，不仅可以防范事故的发生，也对刀具材料、刀具几何结构及刀具-刀柄联结机构的开发有重要意义。

数控铣床/加工中心常使用 BT40 刀柄和 10 mm 平底立铣刀，选用刀具直径 10 mm，螺旋角45°，齿数 3；工件材料为 7075 铝合金；刀柄材料为 40Cr，刀具为硬质合金 YG8。刀柄材料 AISI_STEEL_ 4340。为了便于研究，切削参数如下：切削深度为 5 mm，切削宽度为 5 mm，主轴转速为 2000 r/min，切削进给量也是一个恒定量，通过专用三向切削力仪器，测量出某一工况的切削分力分别为径向力（Fx）150N，切向力（Fy）100N，轴向力（Fz）75N。 作为切削时受力的主要承载部分，刀刃为整个刀具结构中最值得关注的地方。切削刃的变形会直接影响到刀具的加工精度，而刃口的损坏与刀具磨损直接相关。利用四面体网格对刀柄及铣刀进行划分，为了减小运算工作量刀柄的单元尺寸较铣刀大，有限元模型共包含 96758 个单元。