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刀具的發(fā)展在人類進(jìn)步的歷史上占有重要的地位。中國(guó)早在公元前28～前20世紀(jì)，就已出現(xiàn)黃銅錐和紫銅的錐、鉆、刀等銅質(zhì)刀具。戰(zhàn)國(guó)后期(公元世紀(jì))，由于掌握了滲碳技術(shù)，制成了銅質(zhì)刀具。當(dāng)時(shí)的鉆頭和鋸，與現(xiàn)代的扁鉆和鋸已有些相似之處。
然而，刀具的快速發(fā)展是在18世紀(jì)后期，伴隨蒸汽機(jī)等機(jī)器的發(fā)展而來(lái)的。1783年，法國(guó)的勒內(nèi)制出銑刀。1792年，英國(guó)的莫茲利制出絲錐和板牙。有關(guān)麻花鉆的發(fā)明早的文獻(xiàn)記載是在1822年，但直到1864年才作為商品生產(chǎn)。

各種刀具的結(jié)構(gòu)都由裝夾部分和工作部分組成。整體結(jié)構(gòu)刀具的裝夾部分和工作部分都做在刀體上；鑲齒結(jié)構(gòu)刀具的工作部分(刀齒或刀片)則鑲裝在刀體上。
刀具的裝夾部分有帶孔和帶柄兩類。帶孔刀具依靠?jī)?nèi)孔套裝在機(jī)床的主軸或心軸上，借助軸向鍵或端面鍵傳遞扭轉(zhuǎn)力矩，如圓柱形銑刀、套式面銑刀等。
帶柄的刀具通常有矩形柄、圓柱柄和圓錐柄三種。車刀、刨刀等一般為矩形柄；圓錐柄靠錐度承受軸向推力，并借助摩擦力傳遞扭矩；圓柱柄一般適用于較小的麻花鉆、立銑刀等刀具，切削時(shí)借助夾緊時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力傳遞扭轉(zhuǎn)力矩。很多帶柄的刀具的柄部用低合金鋼制成，而工作部分則用高速鋼把兩部分對(duì)焊而成。

20世紀(jì)90年代初德國(guó)就開(kāi)始了對(duì)高速銑刀的安全性技術(shù)研究，并制訂了DIN6589-1《高速銑刀的安全要求》標(biāo)準(zhǔn)草案，規(guī)定了高速銑刀失效的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，在技術(shù)上提出了高速銑刀設(shè)計(jì)、制造和使用的指導(dǎo)性意見(jiàn)，規(guī)定了統(tǒng)一的安全性檢驗(yàn)方法。該標(biāo)準(zhǔn)草案已成為各國(guó)高速銑刀安全性的指導(dǎo)性文件。 [1]
2．1 高速銑刀的安全失效形式與試驗(yàn)方法
標(biāo)準(zhǔn)草案規(guī)定了高速切削的速度界限，超過(guò)該速度后離心力將成為銑刀的主要載荷，采用安全技術(shù)。在刀具直徑與高速切削范圍關(guān)系圖，曲線以上區(qū)域?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)規(guī)定的銑刀經(jīng)過(guò)安全檢驗(yàn)的高速切削范圍：對(duì)于直徑d1≤32mm的單件刀具（整體或焊接刀具），其切削速度超過(guò)10000m/mm為高速切削范圍；對(duì)于直徑d1>32mm的裝配式機(jī)夾刀具，高速切削范圍為線段BC以上區(qū)域。高速銑刀的安全失效形式有兩種：變形和破裂。不同類型銑刀的安全試驗(yàn)方法也不同。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位銑刀，有兩種安全試驗(yàn)方法：一種方法是在1.6倍大使用轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn)，刀具的性變形或零件的位移不超過(guò)0.05mm；另一種方法是在2倍于大使用轉(zhuǎn)速下試驗(yàn)，刀具不發(fā)生破裂（包括夾緊刀片的螺釘被剪斷、刀片或其他夾緊元件被甩飛、刀體的爆裂等）。而對(duì)于整體式銑刀，則在2倍于大使用轉(zhuǎn)速條件下試驗(yàn)而不發(fā)生彎曲或斷裂。 [1]
2．2 高速銑刀強(qiáng)度計(jì)算模型

高速刀具在離心力的作用下是否發(fā)生失效的關(guān)鍵在于刀體的強(qiáng)度是否足夠、機(jī)夾刀的零件夾緊是否可靠。當(dāng)把離心力作為主要載荷計(jì)算刀體強(qiáng)度時(shí)，由于刀具形狀的復(fù)雜性，用經(jīng)典力學(xué)理論計(jì)算得出的結(jié)果誤差很大，常常不能滿足安全性設(shè)計(jì)的要求。為了在刀具設(shè)計(jì)階段對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在離心力作用下的受力和變形進(jìn)行定性和定量的分析，可通過(guò)有限元方法計(jì)算不同轉(zhuǎn)速下的應(yīng)力大小，模擬失效過(guò)程和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。高速銑刀有限元計(jì)算模型中包括刀體、刀體座、刀片和夾緊螺釘。計(jì)算刀體（包括螺釘、刀片等零件質(zhì)量）的彈性變形，再對(duì)分離出的刀座作詳細(xì)分析，把所獲得的刀體彈性變形作為邊界條件加到刀座分離體；然后由切出的刀座、刀片、螺釘及無(wú)質(zhì)量的摩擦副組成刀片夾緊系統(tǒng)的模型，進(jìn)行夾緊的可靠性分析。有限元模型能模擬刀片在刀座里的傾斜、滑動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)以及螺釘在夾緊時(shí)的變形，可計(jì)算出在不同轉(zhuǎn)速下刀片位移和螺釘受力的大小。