高速旋轉(zhuǎn)刀具系統(tǒng)的安全性研究.pdf

1、該文根據(jù)ISO和DIN標準,應用非線性接觸力學理論,分別建立了基于有限元法的錐度為7/24的BT主軸/刀柄聯(lián)結(jié)和錐度為1/10的HSK主軸/刀柄聯(lián)結(jié)的靜力學模型.分析了旋轉(zhuǎn)速度(徑向離心力)、過盈量、軸向拉力等因素對主軸/刀柄聯(lián)結(jié)的變形、接觸應力、聯(lián)結(jié)剛度的影響.比較了BT主軸/刀柄聯(lián)結(jié)和HSK主軸/刀柄聯(lián)結(jié)的定位精度、聯(lián)結(jié)剛度和抗彎曲變形能力;界定了BT主軸/刀柄聯(lián)結(jié)和HSK主軸/刀柄聯(lián)的工作速度范圍,為生產(chǎn)實際提供參考依據(jù).把刀柄與

2、主軸間的彈性接觸轉(zhuǎn)化為等效彈簧剛度和等效阻尼,建立了更精確的高速主軸/刀柄聯(lián)結(jié)的動力學模型,分析了旋轉(zhuǎn)速度對等效彈簧剛度的影響,研究了BT主軸/刀柄聯(lián)結(jié)和HSK主軸/刀柄的各階固有頻率、振型和動態(tài)響應.針對高速切削加工的特點和BT主軸/刀柄聯(lián)結(jié)、HSK主軸/刀柄聯(lián)結(jié)存在的一些問題,提出了新的設計方法.分析了引起高速刀具系統(tǒng)不平衡的因素及其對工藝系統(tǒng)的影響.研究了刀具系統(tǒng)的動平衡原理和技術,分析了ISO1940-1"剛性轉(zhuǎn)子的動平衡品質(zhì)要

3、求"標準的特點、計算方法、存在的問題及其解決辦法.分析了旋轉(zhuǎn)速度和角加(減)速度對刀體的變形和應力的影響,建立了刀體材料的失效判據(jù),研究了材料特性、刀具直徑和刀體工作轉(zhuǎn)速的影響,界定了不同直徑刀體的工作轉(zhuǎn)速.建立了楔塊夾緊機構(gòu)的失效判據(jù).分析了刀片裝夾方式(立裝、平裝)、螺釘性能等級、刀具直徑、刀片材料特性對夾緊螺釘工作轉(zhuǎn)速的影響,界定了螺釘在不同使用條件下的工作轉(zhuǎn)速,提出了改善螺釘應力狀態(tài)的措施.分析了整體硬質(zhì)合金立銑刀在三向切削力作

4、用下的變形.建立了3齒φ10整體硬質(zhì)合金立銑刀的有限元模型,研究了離心力和切削力對刀具的變形和應力狀態(tài)的影響,建立了整體硬質(zhì)合金銑刀發(fā)生早期失效的判據(jù)條件及其彈性變形的計算公式.分析了刀具直徑和切削用量對其變形和應力狀態(tài)的影響.利用刀具動平衡儀研究了刀柄、刀柄/刀具系統(tǒng)的動平衡特性;在不同的數(shù)控機床(BT主軸/刀柄聯(lián)結(jié)和HSK主軸/刀柄聯(lián)結(jié))上,實驗研究了機床/刀具系統(tǒng)的固有頻率、主軸/刀柄聯(lián)結(jié)特性和刀具系統(tǒng)的動平衡特性對切削力、加工精