Technologie de sécurité des outils de coupe

La technologie de fraisage à grande vitesse est largement utilisée dans les secteurs de l’automobile, de l’aéronautique et de la fabrication de moules. Étant donné que la force centrifuge supportée par chaque partie de l'outil de coupe lorsque la fraise tourne à grande vitesse a largement dépassé l'effet de la force de coupe elle-même et est devenue la charge principale de l'outil de coupe, et lorsque la force centrifuge atteint un certain niveau , cela entraînerait une déformation ou même une rupture de l'outil de coupe. Par conséquent, la recherche sur la technologie de sécurité des fraises à grande vitesse revêt une grande importance pour le développement de la technologie de fraisage à grande vitesse.

Au début des années 1990, l'Allemagne a commencé à étudier la technologie de sécurité des fraises à grande vitesse et a formulé le projet de norme DIN6589-1 "Exigences de sécurité pour les fraises à grande vitesse", qui stipule les méthodes de test et les normes de défaillance. des fraises à grande vitesse, et propose techniquement des avis directeurs sur la conception, la fabrication et l'utilisation des fraises à grande vitesse, et stipule une méthode d'inspection de sécurité unifiée. Ce projet de norme est devenu un document d'orientation pour la sécurité des fraises à grande vitesse dans divers pays.

1. Formes de défaillance de sécurité et méthodes de test des fraises à grande vitesse

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, la plage de coupe à grande vitesse est la zone située au-dessus du segment de ligne BC. Il existe deux formes de défaillance de sécurité des fraises à grande vitesse : la déformation et la rupture. Les méthodes de test de sécurité pour différents types de fraises sont également différentes. Pour les fraises indexables serrées par machine, il existe deux méthodes de test de sécurité : l'une des méthodes consiste à tester à 1,6 fois la vitesse de fonctionnement maximale, et la déformation permanente de l'outil ou le déplacement des pièces ne dépasse pas 0. 05 mm ; l'autre méthode consiste à tester à 2 fois la vitesse maximale de fonctionnement, et l'outil ne casse pas (y compris les vis qui serrent la lame étant coupées, la lame ou d'autres éléments de serrage étant jetés, l'éclatement du corps de coupe, etc. .). Pour les fraises intégrées, elles doivent être testées à 2 fois la vitesse maximale de fonctionnement sans se plier ni se casser.

2. Modèle de calcul de la résistance de la fraise à grande vitesse

La clé pour savoir si une fraise à grande vitesse tombe en panne sous l'action de la force centrifuge réside dans la question de savoir si le corps de la fraise est suffisamment solide et si les pièces de la pince de la machine sont serrées de manière fiable. Lorsque la force centrifuge est utilisée comme charge principale pour calculer la résistance du corps de la fraise, en raison de la complexité de la forme de la fraise, le résultat calculé par la théorie de la mécanique classique comporte une erreur importante et ne peut souvent pas répondre aux exigences de conception de sécurité. Afin d'analyser qualitativement et quantitativement la contrainte et la déformation de la structure de la fraise sous l'action de la force centrifuge pendant la phase de conception de la fraise, la méthode des éléments finis peut être utilisée pour calculer l'ampleur des contraintes à différentes vitesses, simuler le processus de défaillance et améliorer la schéma de conception. Le modèle de calcul par éléments finis de la fraise à grande vitesse comprend le corps de la fraise, le siège du corps de la fraise, la lame et la vis de serrage. Tout d'abord, la déformation élastique du corps de la fraise (y compris la masse des pièces telles que les vis et les lames) est calculée, puis le siège de la fraise séparé est analysé en détail. La déformation élastique obtenue du corps de coupe est ajoutée à la séparation du siège de coupe comme condition limite ; Ensuite, le siège de coupe, la lame, la vis et la paire de friction sans masse forment un modèle du système de serrage de la lame, et l'analyse de la fiabilité du serrage est effectuée. Le modèle d'éléments finis peut simuler l'inclinaison, le glissement et la rotation de la lame dans le porte-outil et la déformation de la vis lorsqu'elle est serrée, et peut calculer le déplacement de la lame et la force de vis à différentes vitesses.