高速旋轉銑刀變形的影響

高速銑削過程中，伴隨著強烈的機械載荷（切削力、離心力）沖擊，再加上硬質合硬度高、脆性大，是粉末燒結材料，組織不均勻，而且分布有眾多的缺陷和空隙。因此，很容易引起整體硬質合金立銑刀的彎曲變形和折斷。造成其早期失效的童要原因是由沖擊載荷引起的瞬間應力超過刀具抗拉強度，這種失效具有突發性，這也是最危險的。研究高速旋轉刀具系統的變形問題，不僅可以防范事故的發生，也對刀具材料、刀具幾何結構及刀具-刀柄聯結機構的開發有重要意義。

數控銑床/加工中心常使用 BT40 刀柄和 10 mm 平底立銑刀，選用刀具直徑 10 mm，螺旋角45°，齒數 3；工件材料為 7075 鋁合金；刀柄材料為 40Cr，刀具為硬質合金 YG8。刀柄材料 AISI_STEEL_ 4340。為了便于研究，切削參數如下：切削深度為 5 mm，切削寬度為 5 mm，主軸轉速為 2000 r/min，切削進給量也是一個恒定量，通過專用三向切削力儀器，測量出某一工況的切削分力分別為徑向力（Fx）150N，切向力（Fy）100N，軸向力（Fz）75N。 作為切削時受力的主要承載部分，刀刃為整個刀具結構中最值得關注的地方。切削刃的變形會直接影響到刀具的加工精度，而刃口的損壞與刀具磨損直接相關。利用四面體網格對刀柄及銑刀進行劃分，為了減小運算工作量刀柄的單元尺寸較銑刀大，有限元模型共包含 96758 個單元。