高速加工中心7∶24主轴/刀柄联接的可行性分析

在高速数控机床加工中,由于高速旋转中的离心力作用,传统7∶24主轴/刀柄联接的径向位移与两者间的间隙随转速的提高呈平方关系增长.径向间隙的存在导致定位精度和重复定位精度不高、轴向和径向刚度低等问题,严重影响加工精度和质量.论文采用有限元分析方法,验证了主轴转速为15000r/min时,加工中心采用7:24主轴/刀柄联接的可行性.并提出改进7:24主轴/刀柄联接性能的方法.     

主轴动态精度测试与分析

主轴动态误差对加工精度有至关重要的影响,针对主轴动态误差进行了试验与分析。介绍了主轴动态误差的概念,采用主轴动态误差分析仪对主轴动态误差进行了采集,采集的数据包括主轴径向平均误差、径向异步误差、轴向平均误差、轴向异步误差以及轴向最小间隙。对某型号同类型三台立式加工中心分别进行了多转速情况下的测量,对比并分析了三台立式加工中心的测量结果。在转速为7 500 r/min时,三台立式加工中心径向异步误差分别为70、15、15μm;在转速升至6 000 r/min之后主轴最小径向间隙均有较大提升。试验结果表明:主轴动态精度受到机床工况和转速共同影响;在高速转动情况下,主轴径向最小间隙增大明显;加工时要根据工况合理安排转速,以保证加工质量。     

数控机床7：24锥度刀柄主轴连接性能的有限元分析

数控机床刀柄/主轴连接性能直接影响数控加工的位置、精度和安全性,文中采用弹塑性力学理论和有限元方法,研究数控机床7:24锥度刀柄/主轴连接在高速切削加工中引起的性能变化,分析了轴向拉力、旋转速度等参数对其连接性能的影响,并提出了改进方法.     

高速切削加工时标准7∶24锥度刀柄及HSK刀柄的分析

将机床主轴与刀具相联结的刀柄是影响加工精度、机床和刀具磨损及加工效率的关键部件。针对高速切削对刀柄的要求,对标准7∶24锥度刀柄及HSK空心短锥刀柄的特点及性能进行对比和分析,给出各自的适用场合和切削条件。同时指出HSK空心短锥刀柄虽具有突出的优点,但并不能完全取代7∶24锥度刀柄,应根据具体情况选用才能收到良好效果。     

微沟槽顶部毛刺宽度微细切削试验研究

毛刺的存在影响工件的加工精度及加工效率。文章以毛刺宽度作为分析指标,采用正交试验对微细铣削过程中的关键因素(轴向切深、每齿进给量、主轴转速、径向切深)进行优化参数研究。分析结果表明:最优铣削参数组合是主轴转速为78000min-1,轴向切深为78μm,每齿进给量为1.5μm/z,径向切深为390μm;关键影响因素对毛刺尺寸影响的程度由大到小依次是主轴转速、轴向切深、每齿进给量和径向切深。由于参数优化铣削的微沟槽的顶边缘仍然存在尺寸较大的毛刺,文中采用后处理加工方法进行修正,结果表明能够进一步明显减小毛刺。     

影响磁悬浮电主轴单元回转精度因素的分析

介绍了磁悬浮电主轴单元的工作原理,对影响其回转精度的因素进行了分析。以拟用于额定功率为2.2 k W且转速可达24 000 r/min的雕铣机中的主轴为例,分析了控制器反应时间不超过10 ms和主轴端部切削力不超过100 N时的主轴悬浮间隙精度、载荷变动量以及控制系统反馈精度对主轴回转精度的影响。结果表明:当前、后径向磁轴承处主轴圆度误差分别不超过0Δ10.002 mm和-0.006mmΔ20.006 mm、主轴端部载荷变动量不超过1 N,主轴回转精度满足加工要求,对提高磁悬浮电主轴单元的工作性能具有重要意义。     

304不锈钢锥形件旋压成形工艺参数对损伤的影响

采用有限元模拟法研究了304不锈钢锥形件在旋压成形中损伤的分布规律。选取旋轮和芯模之间的间隙、进给速率、主轴转速和摩擦因子4个工艺参数进行正交试验设计。对设计方案的成形过程进行模拟并寻找最优加工参数。结果表明,旋轮和芯模间隙、进给速率和摩擦因子对损伤的影响大,而主轴转速对损伤的影响较小。以损伤值最小为目标得出优化的工艺参数为:旋轮和芯模之间的距离1.54 mm,进给速率0.5 mm/min,摩擦因子0.05,主轴转速250 r/min。     

基于超声波悬浮支撑的高速电机的设计

设计了利用单项支撑转子超声波悬浮的高速电机,采用压电换能器、永磁同步电机主轴,换能器辐射端面与主轴悬浮支撑帽均采用锥度相同的圆锥形结构,以保证主轴高速旋转时高度自动定心。测试结果表明:当超声波电源输出功率在500 W时,主轴转速达到20 000 r/min以上,悬浮间隙超过100 nm,大于两接触面粗糙度总和,主轴运转平稳,无接触摩擦噪声,不存在电磁耦合所导致的转矩波动和径向振动问题。     

用于硬铣削的Excelerator立铣刀

Greenleaf公司的Excelemtor小直径立铣刀是为高效铣削难加工材料而设计开发的。该刀具采用Greenleaf公司先进的可转位陶瓷刀片，刀体、刀柄和刀片夹紧机构的设计使其可在40000r／min或更高的主轴转速下进行高速加工。     

高速铣削模具钢3Cr2NiMo表面粗糙度试验研究

采用单因素试验法和正交试验法,在高速加工中心上对模具钢3Cr2NiMo进行切削试验,通过改变影响加工过程的切削参数:主轴转速、进给速度、轴向切削深度和径向切削深度,研究了影响工件加工表面粗糙度值程度的因素。结果表明:增大机床的主轴转速,粗糙度值显著降低,而增大进给速度、轴向铣削深度,粗糙度值增大,但增大的幅度不同,径向铣削深度的影响不明显。     

三轴卧式加工中心主轴静刚度仿真与试验研究

对卧式加工中心主轴系统静刚度进行了仿真和试验研究.研究发现:经有限元方法计算获得的结果与试验有较好的对应性;主轴静刚度在卸载时要大于加载时,卸载时主轴系统弹性恢复迟滞,并且加载曲线与卸载曲线不封闭,卸载时主轴变形恢复不到起点,进而影响加工精度.因此,提高系统刚度十分必要,可通过合理设计机床主轴结构、减小主轴悬伸量、提高传动部件单位质量刚度等方法提高切削系统刚度.     

一种大型立式车床高精度回转工作台

介绍一种大型立式车床上的高精度回转工作台,它采用推力向心圆锥滚子组合轴承,能够满足高精度、高速度加工的要求,在一定程度上能够代替磨削用工作台。     

High-speed machining of titanium alloys using the driven rotary tool

Machining of titanium at high cutting speeds such as from 4 m/s to 8 m/s is very challenging. In this paper, a new generation of driven rotary lathe tool was developed for high-speed machining of a titanium alloy, Ti–6Al–4V. The rotary tool was designed and fabricated based on the requirements of compact structure, sufficient stiffness and minimal edge runout. Cylindrical turning experiments were conducted using the driven rotary tool (DRT) and a stationary cutting tool with the same insert, for comparison in the high-speed machining of Ti–6Al–4V. The results showed that the DRT can significantly increase tool life. Increase in tool life of more than 60 times was achieved under certain conditions. The effects of the rotational speed of the insert were also investigated experimentally. Cutting forces were found to decline slightly with increase of the rotational speed. Tool wear appears to increase with the rotational speed in a certain speed range.     

立式加工中心主轴箱静动态特性分析及拓扑优化

主轴箱是立式加工中心的重要部件，其静动态特性对加工中心的加工精度以及平稳性有重要影响。以某型号立式加工中心主轴箱为研究对象，应用SolidWorks建立主轴箱的三维模型，利用ANSYS Workbench软件对其在典型工况下进行静动态特性分析。根据主轴箱静动态特性分析结果可对主轴箱结构进行优化设计。利用ANSYS Workbench中拓扑优化模块对主轴箱结构进行拓扑优化，根据拓扑优化结果以及实际工作情况，对主轴箱结构进行合理的改进。对比改进前后的分析结果可知:改进后主轴箱质量减少2.3%、最大等效应力减小3.34%，静刚度得到提高,达到优化目的。该研究结果为其他类型机床主轴箱优化设计提供参考     

高速立式加工中心滑座的设计与拓扑优化

使用SolidWorks对滑座的4种方案进行三维建模,采用ANSYS Workbench对各滑座模型进行静刚度分析,确定较优的滑座模型,并运用ANSYS DesignXplorer对其进行优化设计,保证了滑座的静刚度要求,减少了滑座约10%的质量,提高了相关移动部件的运动性能。     

基于正交试验的高速铣削表面质量研究

高加工速度和高表面质量是高速铣削加工技术追求的目标之一。通过分析,找到影响其表面质量的主要因素,设计4因素4水平正交试验,即在刀具参数不变的条件下,研究主轴转速、加工速度、轴向深度、径向深度的不同切削参数对表面质量的影响,找出影响表面质量的决定性因素,为实际操作者选取参数提供参考。     

An investigation of the dynamic absorber effect in high-speed machining

In order to achieve increased material removal rates in high-speed machining, stable cutting conditions may be selected based on the system dynamics. In this paper, we apply Receptance Coupling Substructure Analysis to develop models for a stacked flexure setup and a spindle-holder–tool assembly in order to investigate the ‘dynamic absorber effect’ that can improve the system dynamic stiffness and, therefore, increase the critical stability limit in machining. The dynamic absorber effect results from an interaction between modes associated with the individual substructures, e.g. the spindle-holder and tool in the spindle-holder–tool assembly. Experimental results are provided for: (1) a two degree-of-freedom stacked flexure assembly; and (2) a machining center. These results can be considered in the selection of assembly parameters, such as tool overhang length, as well as in the design of spindle, holder, and tool components in order to improve dynamic stiffness and, consequently, material removal rates.     

基于高速加工的加减速控制方法研究及实现

加减速控制是CNC系统开发的关键技术之一,文章通过对高速加工过程中轮廓误差和加、减速引起的滞后误差进行了详细分析,提出了一种基于数据库的采用不同形状的加、减速曲线插补前加减速控制方法,适合于高速加工的柔性自动加减速控制,CNC能根据实际情况改变升降速控制曲线,有效改善机床运行的平稳性,减少加减速引起的滞后误差,实现快速、精确的位置伺服控制,使机床运动的动态特性达到最佳,文章对高速CNC系统开发具有重要的参考意义。     

自动夹紧刀具行星增速延长附件铣头结构

介绍一种高转速大扭矩的行星增速延长附件铣头结构。在不改变机床主轴转速的情况下,采用行星增速单元实现延长附件铣头增速的目的,满足了重型龙门镗铣加工中心高转速大扭矩的加工要求,提高了机床的加工精度和加工效率。该结构结构紧凑、布局合理、装配方便。