HSK工具系统不平衡响应的计算和分析

利用动力学有限元分析方法,把整个HSK工具系统视为线弹性结构,在计算出HSK工具系统固有频率和振型的基础上,进一步分析了不同不平衡量大小在高速旋转下对HSK工具系统刀尖、刀柄端面和刀柄锥面所产生的动态响应,研究结果为合理评价HSK工具系统的高速动态性能提供理论指导。     

高速加工HSK工具系统动态特性的研究

在对HSK刀柄与机床主轴接触状况进行深入分析的基础上，利用有限元法建立了高速加工HSK工具系统动刚度模型，并对其刚度特性和抗弯曲能力等进行了系统的研究和数值解析。结果表明：随着机床转速提高，HSK工具系统刚度基本不变，但其对弯矩的承载能力呈指数级数增大；刀柄锥面过盈量对HSK工具系统有重要影响，可以用锥面丧失定位作用时的转速作为HSK刀柄的许用极限转速。研究结果为改进和设计高速加工机床提供了理论依据。     

高速HSK热装工具系统结合部的参数辨识

HSK工具系统的动态特性直接影响机床的加工效率与质量,获得准确的工具系统结合部参数又是精确预测HSK工具系统动态特性的基础。将热装刀柄-刀具结合部简化为弹簧-阻尼模型,基于Timoshenko梁理论建立了HSK热装刀柄-刀具结合部的有限元模型,采用弹塑性理论辨识结合部的刚度和阻尼,获得了HSK热装刀柄-刀具结合部内沿轴向不同位置的刚度和阻尼。进而建立了HSK热装工具系统的有限元动力学模型,分析工具系统刀尖点的频响函数。最后进行了HSK热装工具系统频响函数的实验测量,与理论频响函数相比较,验证了将结合部等效为弹簧-阻尼的辨识方法的合理性和有效性。     

HSK主轴/刀柄接口扭转刚度特性

主轴/刀柄接口性能直接影响零件的加工质量,HSK主轴/刀柄接口克服了传统7/24锥度工具接口在高速切削加工中存在的弊端。HSK工具系统接口的扭转刚度高于同规格的BT工具系统,而高速刀柄和主轴接口在工作中的扭转变形直接影响工具系统的使用性能。运用有限元方法分析了锥面接触和端面接触对接口扭转刚度以及过盈量、夹紧力、转速对扭转刚度的影响。研究结果为高速加工工具系统的设计与合理使用提供了依据。     

HSK主轴/刀柄接口的精度设计

HSK主轴/刀柄配合精度的高低直接影响HSK工具系统的加工成本及其主要性能。本文利用有限元分析方法,通过对HSK主轴/刀柄在不同配合情况下的受力变形分析,得出配合状况对HSK工具系统径向刚度的影响规律;明确了HSK主轴/刀柄之间的过盈量在径向刚度和径向定位精度两方面的不同功用。本研究工作为高速加工工具系统的精度设计提供了理论依据。     

高速加工工具系统动平衡精度研究

介绍了动平衡精度的表示方法,利用高速加工工具系统等效动平衡力学模型,定量计算出不同工作转速下,工具系统实际动平衡精度与原始动平衡精度的关系,并通过三维分析软件UG中的SOL 103 Real Eigenvalues解算器对HSK-E63工具系统三维模型进行计算。分析不同不平衡量对HSK工具系统刀尖节点位移偏移量的影响,从而反映了其对HSK工具系统动平衡精度的影响,为实际加工生产过程中动平衡精度的选择提供了理论基础。     

HSK空心短锥柄的结构及其选用

HSK工具系统作为一种新型的工具系统在高速、精密加工中得到广泛的应用。本文通过深入分析HSK空心短锥柄的结构特征 ,提出了选用HSK刀柄的基本途径和方法 ,为建立HSK刀柄选用的专家系统奠定了基础     

高速加工中HSK工具系统刚度的研究

高速加工中HSK工具系统刚度直接影响加工质量和加工效率。基于材料力学理论及有限元法对HSK工具系统刚度进行了理论分析和数值模拟及仿真计算,给出了HSK刀柄变形转角——弯矩的计算公式,揭示出HSK工具系统刚度变化的基本规律,为合理使用HSK工具系统,使其发挥最大效益提供了理论依据,同时对开发我国自主知识产权的新型工具系统具有重要的理论意义和实用价值。     

HSK薄盘类工具系统的试验模态分析

基于模态分析理论,用振动测试的方法对HSK刀柄联结薄盘类刀具的工具系统进行了自由模态和工况模态试验,得到了HSK薄盘类工具系统的模态参数(固有频率、阻尼和模态振型),并与有限元数值计算得出的模态参数进行比较,验证了有限元模型构建的合理性,为进一步探究HSK工具系统的动态特性和进行结构优化、充分发挥高速加工中HSK刀柄的应用潜能提供技术依据。     

HSK热装工具系统的动力学模型及动态特性研究

HSK热装工具系统包括轴承、HSK主轴、热装刀柄和刀具等部件,并通过轴承—主轴结合部、主轴—刀柄结合部和刀柄—刀具结合部弹性连接而成。根据HSK热装工具系统的工作原理,将各部件简化为多段Timoshenko梁,结合部简化为弹簧—阻尼模型,以此建立HSK热装工具系统的动力学模型;使用耦合响应法,考虑结合部的动态参数,分析HSK热装工具系统的动态特性;进行HSK热装工具系统动态特性的实验研究,比较理论与实验模态,验证HSK热装工具系统动力学模型的准确性。     

HSK测温工具系统的不平衡响应分析及动平衡研究

为了测量高速立式铣削的切削温度,改变了HSK刀柄原有的内部结构,并在其内部嵌入了测温装置。运用有限元分析法,对安装有测温装置的工具系统进行谐响应分析,获得了不平衡量在不同激励频率下的动态响应规律。不同激励频率下的频率响应曲线说明,测温装置产生的不平衡量对HSK-A63工具系统位移响应的影响比较小。经过动平衡检测及去重,达到了规定的平衡精度等级。     

高速液压夹头结构的优化设计

高速夹头是高速加工工具系统的重要组成部分,被广泛用于中轻加工载荷的高速加工,其性能直接影响高档数控机床的性能及加工质量。通过高速液压夹头/刀具模型有限元分析发现:夹头/刀具接触应力分布不均,夹头油腔转角过渡区域应力集中。本研究对油腔转角区域采用单元弧过渡形线,基于结构优化设计理论和优化方法,利用Ansys优化分析模块对夹头/刀具模型进行优化。结果表明:结构优化改善了夹头/刀具接触应力分布,降低了夹头液压腔转角过渡区域应力集中和减小了接触压力峰值,提高了高速液压夹头的可靠性和稳定性。     

高速加工中刀柄工具系统

在分析传统BT(7:24锥度)实心长刀柄基础上介绍国外HSK,KM,Big-plus,ShowaD-F-C等新型工具系统,分析和对比不同高速刀柄的结构特点,装卡过程及其应用场合.指出高速加工工具系统中存在主要的问题及对策,展望高速加工工具系统发展趋势和研究前景,为国内使用高速加工的企业选用高速工具系统提供理论指导和参考.     

HSK刀柄不平衡量的测量

HSK刀柄在运行工程中,由于转子自身存在的不平衡,将会引起HSK工具系统的振动,而过大的不平衡量将大大影响HSK工具系统的加工精度,使其无法满足加工精度的需要。介绍了HSK刀柄不平衡振动的危害;针对HSK刀柄的特点,选择先进的测量方法来测量其不平衡量,并利用FFT变化进行了振动信号的重构,以便更准确提取HSK刀柄的信号特征;最后给出了HSK刀柄测量不平衡量的软件模块图,为今后的科学研究和HSK综合测量系统的开发提供了很好的依据。     

HSK刀柄-主轴结合面接触特性及其影响分析

以HSK刀柄-主轴为研究对象,采用有限元方法对HSK-A63型刀柄-主轴结合面接触特性及主轴系统动态特性进行了仿真分析。分析结果表明：高转速条件下,转速对接触面积影响较大,接触面积随转速增大而减小。夹紧力对接触应力影响较大,在转速和过盈量一定时,接触应力随夹紧力增大而增大,且接触应力的分布情况会发生变化。刀柄-主轴结合面对主轴系统固有频率、振动幅值影响显著,考虑结合面影响后,主轴系统的固有频率降低,振动幅值增大。     

HSK工具系统扭转刚度特性分析

利用有限元法,对不同配合性质的HSK主轴/刀柄进行受力变形分析,得到HSK工具系统的扭转刚度曲线,并讨论了配合性质对扭转刚度的影响作用.结果表明,在正常高速切削情况下,主轴/刀柄配合性质对HSK工具系统扭转刚度的影响并不大;在大切削扭矩下,过盈配合能有效的保持HSK工具系统的高扭转刚度.研究结果为高速加工工具系统的精度设计提供了部分依据.     

HSK-A63测温工具系统结构设计及不平衡响应分析

按照热电偶测温的需求设计并加工出所需的测温工具系统,把数据采集模块及发射装置安装在刀柄内部,最后在动平衡机上对新工具系统进行动平衡测试,测出其存在的不衡量。利用有限元分析法,分析此不平衡量产生的惯性离心力引起的刀尖节点位移的变化规律,为HSK-A63测温工具系统设计、制造及刀具的研究提供理论依据。     

高速加工中HSK工具系统精度的研究

对HSK工具系统的定位精度进行了实验研究,揭示出夹紧力和刀柄锥面与主轴孔锥面之间阻力的相互依存关系及其对定位精度的影响。利用弹性力学理论和材料力学理论及有限元法对高转速下工具系统的精度进行了理论分析和数值模拟,指出增大夹紧力是保证高转速下HSK工具系统精度的关键,为确保高速加工可靠性和安全性提供了理论依据。     

新型离心膨胀动态补偿高速刀柄的动力学分析

设计了一种离心膨胀动态补偿新型高速刀柄。对其动态性能进行了数值分析。通过液固耦合模态和谐响应分析,提取了刀柄前六阶模态和在简谐载荷作用下活塞及刀柄体的幅频响应,与HSKA63刀柄进行了对比;通过与无液压油刀柄对比确定了液压油对刀柄性能的影响。研究表明:所设计新型高速刀柄具有良好的动态性能,补偿系统的液压油对活塞振子的振动特性未产生影响,但增加了系统阻尼,改善了刀柄的抗振性。     

液压膨胀夹头的径向刚度分析

液压膨胀式夹头刀柄是一种采用液压膨胀原理夹持刀具的超高精度刀具夹头,夹头的径向夹持刚度对加工零件的表面质量以及夹头刀具的整体震动都有着非常重要的影响。为了充分发挥液压膨胀夹头刀柄在高速加工中的应用潜能和效用,利用有限元分析法对静压膨胀夹头的径向夹持刚度影响因素进行了分析。分析了夹头-刀具的配合间隙、油腔凸起长度、油压以及转速对夹头径向夹持刚度的影响,研究结果对于夹头的生产制造和合理控制加工质量提供有效的依据和参考。