數(shù)控沖床高速切削時,，高速旋轉(zhuǎn)著的工件、夾具,、刀具積聚著很大的能量,，承受著很大的離心力，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)40000r/min時,，若有刀片崩裂,，撐下來的刀具碎片就像出膛的子彈,，可能造成重大的事故和傷害。因此,，解決伴隨著高速切削而出現(xiàn)的安全問題成為進(jìn)一步推廣高速切削的前提,。
數(shù)控沖床高速刀具安全性涉及的主要對象是高速旋轉(zhuǎn)的鏡刀和鍾刀，尤其是高速鏡刀,，因?yàn)楦咚夔R削已在模具工業(yè),、航空工業(yè)和汽車工業(yè)得到應(yīng)用，顯示出很大的優(yōu)越性,。所以研究高速鏡刀的安全性更具有緊迫性和現(xiàn)實(shí)性,。德國早在20世紀(jì)90年代初就開始對高速鏡刀安全技術(shù)進(jìn)行了研究，取得了一系列實(shí)用性的成果,，制訂的DIN6589-1"高速銳刀的安全要求"標(biāo)準(zhǔn)草案,，規(guī)定了高速鏡刀失效的試驗(yàn)方法和標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為高速鏡刀安全性的指導(dǎo)性文件,。
對于數(shù)控沖床機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片鏡刀的安全性,，除了刀體的強(qiáng)度外，還有零件,、刀片夾緊的可靠性,。為了能在設(shè)計階段對刀具的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在離心力作用下受力和變形情況進(jìn)行定性和定量的分析，可通過有限元方法計算不同轉(zhuǎn)速下應(yīng)力大小,，模擬失效過程和改進(jìn)設(shè)計方案,。有限元模型包括如圖8-13所示的刀體與刀片座、刀片,、夾緊螺釘三部分,。首先計算刀體(包括螺釘、刀片等零件的質(zhì))的純彈性變形,，接著對分離出來的刀座做詳細(xì)的分析,，把前面獲得的刀體彈性變形作為邊界條件加到刀座分離體上。然后由切出的刀座,、刀片,、螺釘及無質(zhì)量的摩擦劇組成了刀片夾緊系統(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、轉(zhuǎn)動,，以及螺釘在夾緊時的變形,，可計算在不同轉(zhuǎn)速下的刀片位移和螺釘受力大才根據(jù)計算和試驗(yàn)，機(jī)夾可轉(zhuǎn)位恍刀在高速下的失效,。

可有兩種形式：一種形式是夾緊刀片的螺釘被剪斷,，刀片或其他夾緊元件甩飛,；另一種形式是刀體的爆碎。在多數(shù)情況下首先出現(xiàn)的是前一種失效,，即在較低的速度下出現(xiàn)零件甩飛,，隨著轉(zhuǎn)速進(jìn)--步提高達(dá)到刀體強(qiáng)度的臨界值，才出現(xiàn)后一種失效,，刀體爆碎,。圖8-14為模擬計算顯示的這兩種失效過程與轉(zhuǎn)速的關(guān)系。在靜止?fàn)顟B(tài)下刀片的夾緊力對刀體產(chǎn)生一個向心的變形,，隨著轉(zhuǎn)速增加,，一方面刀體彈性膨脹，刀片隨刀體一起向外脹,。同時,，刀片的離心力克服螺釘夾緊力，使向心夾緊力和變形量逐漸減小,，直至完全離開刀座的徑向支撐,，此時夾緊己完全失效，即達(dá)到曲線上的拐點(diǎn),，拐點(diǎn)以后,，刀片開始迅速外移直至甩飛。