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由于红木具有材质硬、强度高和各向异性等特点,使其加工困难,在高转速雕铣加工过程中刀具很容易失效。刀具失效的形式有:刀具正常磨损、崩刃、刀尖崩断、刀杆折断等。刀具如果频繁失效,加工过程得频繁停止更换新刀具,从而使得机床的使用效率偏低以及还会增加企业的生产成本。因此,对红木高转速雕铣刀具失效的影响因素分析具有重要的理论及现实意义。论文采用实验和理论分析相结合的方法,对红木高转速雕铣中刀具失效的影响因素:刀具磨损、铣削力、切削振动进行了较深入研究。研究结果表明:(1)TIN涂层与非涂层的硬质合金双刃直槽尖刀两种刀具前后刀面同时发生了磨损,金属切削中典型的月牙洼磨损并未出现。TIN涂层刀具在使用过程中过早发生了涂层剥落现象,而非涂层的双刃直槽尖刀发生了崩刃现象。TIN涂层与非涂层的硬质合金双刃直槽尖刀刀具磨损机理均为磨粒磨损、黏结剂磨损以及氧化磨损。因此,有必要改良TIN涂层工艺,提高刀具的耐磨性和韧性。(2)对于非涂层的硬质合金双刃直槽尖刀,刀具磨损量和切削振动加速度幅值均随主轴转速、进给速度和轴向切深的增大而增大。而对于铣削分力,进给速度和轴向切深对其的影响规律与切削振动加速度幅值相同,但对于主轴转速,当主轴转速逐渐增大时,X方向铣削力随着增大,而Y方向铣削力却随着降低。Z方向铣削力则随着主轴转速的增大先增大,而后增大的趋势变缓,在主轴转速16000r/min附近出现了递减趋势。(3)主轴转速对刀具磨损影响最为显著,进给速度次之,轴向切深度对其影响相对较不明显。轴向切深对X向和Y向铣削力影响最为显著,进给速度次之,主轴转速影响最小。对于Z向铣削力和切削振动加速度幅值,主轴转速对其影响最为显著,轴向切深度次之,进给速度影响最小。此外,论文以刀具磨损、铣削分力和切削振动最小为优化目标,求得主轴转速、进给速度和轴向切深的最优水平组合。并分别建立了红木材料刀具磨损、XYZ三个方向铣削分力及切削振动经验模型,其可用于刀具失效的优化分析。(4)铣削力实验表明:XYZ三个方向铣削分力均呈类正弦曲线周期性波动。模态实验分析得到切削系统前三阶模态分别为24.4Hz,106.9Hz,195.7Hz。因此,加工中主轴转速选择要注意避开这三个频率,避免发生共振加速刀具失效。