HSK熱裝工具系統(tǒng)熱變形及其性能的研究.pdf

1、高速切削加工技術以高效率、高精度和高表面質量為基本特征,在現(xiàn)代制造技術中得到越來越廣泛的應用,它與精密加工、高能束加工、柔性自動化加工一起,構成了當今機械制造中的四大先進制造技術。工具系統(tǒng)作為高速加工的關鍵技術之一,其結構特征和聯(lián)接性能對高速加工的質量和效率有著非常重要的影響。熱裝工具系統(tǒng)正是在符合高速加工發(fā)展的要求下應運而生,并得到快速發(fā)展。
　　 本文在對國內外高速加工工具系統(tǒng)研究和分析的基礎上,運用理論分析和數(shù)值模擬的方法

2、對熱裝工具系統(tǒng)的感應加熱過程,接觸特性,徑向剛度和失效形式等重要問題進行了系統(tǒng)地研究。研究的主要工作及成果如下:
　　 (1)基于麥克斯韋方程組和彈塑性力學分析理論,建立了熱裝夾頭感應加熱過程的電磁場,溫度場和應力應變場的數(shù)學模型,對感應加熱過程進行了理論分析。
　　 (2)在通用有限元軟件ANSYS中建立了熱裝夾頭感應加熱過程的有限元模型,并給出了建模過程中的各種問題的處理方法。采用順序耦合的方式對熱裝夾頭的電磁場,溫

3、度場和應力應變場進行模擬,揭示了不同電流密度、電流頻率以及刀柄熱縮機與熱裝夾頭的相對位置對熱裝夾頭溫度場和應力應變場的影響規(guī)律。對熱裝夾頭感應加熱參數(shù)的選擇具有參考意義。
　　 (3)建立了熱裝工具系統(tǒng)的接觸特性和彎曲剛度的理論模型,并結合有限元模擬揭示了過盈量、主軸轉速、夾持長度、夾頭壁厚以及配合直徑對系統(tǒng)接觸特性和徑向剛度的影響規(guī)律,并對這些參數(shù)的選取作簡單的評判。
　　 (4)研究了熱裝夾頭在高速加工過程中的主要失

4、效形式,建立了基于夾頭材料強度失效和夾緊力失效的極限過盈量的理論計算模型,并通過有限元軟件進行驗證,通過兩種方法對比表明:對于基于夾緊力失效的臨界過盈量的計算,理論模型和有限元模型結果具有很好的一致性,對于基于材料強度失效的臨界過盈量的計算,有限元模型更加符合實際狀況。最后,通過分析兩種失效狀態(tài)下的臨界過盈量,進而得到熱裝工具系統(tǒng)的最佳公差配合。研究工作對保證高速加工過程中熱裝夾頭的安全使用具有現(xiàn)實的指導意義。
　　 本研究內容