高速主轴/刀柄接口联结特性

高速数控机床主轴/刀柄接口的联结特性对机床精度和加工稳定性具有重要影响。以HSK-E63为研究对象,利用非线性有限元法分析高速数控机床主轴/刀柄的联结特性,系统地揭示出过盈量、夹紧力、转速对锥面接触应力及间隙的影响及其变化规律。研究结果为高速主轴/刀柄接口的设计和优化提供了理论依据。     

基于有限元的KM刀柄/主轴锥面接触状况分析

针对KM刀柄锥面定位在不同夹紧力下进行有限元模拟,得到径向位移、接触应力、锥面间隙结果。分析结果表明在刀柄锥面的中部出现间隙和接触应力为0的现象,这将会给刀柄在主轴中保持正确位置和有效承担切削载荷带来负面影响。     

HSK刀柄与主轴联结性能的有限元分析

利用有限元方法,以HSK-63A型刀柄为研究对象,通过改变过盈量、预紧力、旋转速度、刀柄几何尺寸,研究了不同参数对主轴/刀柄联结性能的影响。为HSK刀柄的实际应用及几何参数优化提供一定的依据及指导。     

KM 刀柄/主轴锥面连接的有限元分析

针对在不同夹紧力下KM刀柄的锥面定位进行了有限元模拟及分析,获得了其径向位移、接触应力和锥面间隙变化的具体数据。分析结果表明,在KM刀柄锥面的中部出现了间隙和接触应力为零的现象,这会给刀柄在主轴中保持正确位置和有效承担切削载荷带来负面影响。     

锥面分段开孔高速刀柄的设计方法

根据高速刀柄在不同过盈量下的联接性能分析结果与不同转速下的锥面接触应力分布规律,提出了一种锥面分段开孔高速刀柄的设计方法,即对刀柄定位锥面按照锥体素线长度均等分成前、中、后三段,并在各段的中等分处周向均布一组盲孔,通过调控盲孔的数量与尺寸使刀柄锥面达到一定的柔度。文章阐述了盲孔开设参数对锥面接触应力、柔度的影响规律和参数确定原则,给出了以HSK-E50为原型的锥面分段开孔设计案例,采用有限元分析其极限转速和锥面接触应力分布情况。结果表明,锥面分段开孔刀柄与原型刀柄相比,极限转速提高了约10.79%,锥面接触应力分布显著均匀。     

新型大柔度锥面高速刀柄的设计

设计了一种新型结构高速刀柄,刀柄的结构特征为实心短锥双面定位,并在锥面上开环形沟槽形成分锥体。由分锥体组合而成的大柔度锥面允许刀柄与主轴锥孔以较大过盈量配合联接,同时刀柄分锥体高速旋转时能够产生较大的离心膨胀与主轴锥孔膨胀相匹配,提高了刀柄与主轴接口的极限转速和联接刚度。对刀柄结构进行了设计,利用有限元分析对刀柄的主要几何参数、过盈量以及极限转速进行了确定。研究结果证明,与常用的HSK刀柄相比,所设计的新型高速刀柄能够显著提高刀柄的极限转速。     

高速加工用KM刀柄/主轴的联结特性及数值模拟

本研究以KM4030刀柄为研究对象,通过改变过盈量、夹紧力,利用非线性有限元方法系统研究了不同参数对刀柄/主轴联性能的影响。借助有限元软件ANSYS,深入揭示了夹紧力、过盈量对KM刀柄/主轴联结系统的径向变形、接触应力及接触间隙的影响,为高速加工用新型刀柄及其工具系统的开发提供一定的理论依据和技术支撑。     

高转速下主轴-双面锁紧刀柄接触特性预估

采用有限元方法获得不同转速下端面和锥面的接触压强,基于该压强采用三维分形和赫兹接触理论计算双面锁紧刀柄与主轴的接触刚度,建立高转速下主轴-双面锁紧刀柄系统仿真模型。分析不同参数对主轴-双面锁紧刀柄(BTF40)系统锥面接触率及结合部接触刚度的影响规律,确定了该新型刀柄的极限转速、拉刀力、碟簧刚度和碟簧预紧力的合理取值区间,研究结果为双面锁紧刀柄的设计与优化提供了理论依据。     

HSK-E40刀柄与机床主轴联结系统的变形分析

在对HSK-E40刀柄与机床主轴接触状况分析的基础上,采用有限元方法对HSK-E40刀柄和机床主轴联结系统在不同转速下的膨胀变形量进行模拟分析.分析表明,随着机床主轴转速的提高,主轴/刀柄联结系统的膨胀间隙将增大.适当提高轴向预紧力和联结面间的过盈量可以有效地改善联结性能和提高加工精度.为增加联结的可靠性,HSK-E40联结系统的过盈量应为15～20 μm.     

HSK-E40刀柄与机床主轴联结系统的变形分析

在对HSK-E40刀柄与机床主轴接触状况深入分析的基础上,采用有限元方法对HSK-E40刀柄和机床主轴联结系统在不同转速下的膨胀变形量进行分析模拟。分析表明,随着机床主轴转速的提高,主轴/刀柄联结系统的膨胀间隙将增大。适当提高轴向预紧力和联结面间的过盈量可以有效地改善联结性能和提高加工精度。为增加联结的可靠性,HSK-E40联结系统的过盈量应为15~20μm。     

HSK刀柄和主轴在高速旋转下连接性能可靠性分析

空心短锥刀柄在数控机床上起到连接主轴与切削刀具并传递力矩的作用。刀柄与主轴连接性能的可靠性对机床的加工精度及工作安全性有重要影响。由于加工和装配等误差、实际过盈量和实际夹紧力等结构和性能参数具有不确定性,考虑到HSK工具系统中这些参数的不确定性,利用区间模型描述这种不确定性,建立了HSK刀柄与主轴连接接触面区间接触应力模型,提出了HSK刀柄与主轴连接性能的非概率可靠性模型,给出了可靠临界转速的概念。通过对HSK-A63刀柄性能的分析与计算,说明了该方法的合理性与可行性,为防止HSK刀柄与主轴的连接失效,保证数控机床的加工精度和使用的可靠性提供了理论基础。     

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。     

离心力驱动液压膨胀式高速刀柄设计

针对高速刀柄与主轴锥孔离心膨胀不匹配的问题,设计了一种新型高速刀柄。刀柄采用实心短锥、双面定位结构。刀柄上安装有离心力驱动液压弹性膨胀系统,用以补偿刀柄与主轴锥孔的离心膨胀差。阐述了新型高速刀柄的结构原理,对刀柄几何参数和配合过盈量进行了设计;利用ANSYS有限元软件分析了刀柄的极限转速及与主轴的径向连接刚度。研究结果表明,新型刀柄与同规格的HSK高速刀柄相比,极限转速提高了约38%,且径向连接刚度也有所提高,适合用于高速加工。     

HSK刀柄／刀具联接方式对结构模态影响的研究

本文利用有限元软件NX Nastran中的面接触功能和模态计算功能,以HSK热胀式刀柄／刀具联接结构为例,分析了不同的配合过盈量、配合长度和不同的接触条件对整体结构模态的影响,其计算和分析结果为实际选用HSK刀柄／刀具联接方式和结构优化设计提供了理论指导。     

HSK-100A型刀柄／主轴联接性能分析

将机床主轴与刀具相联接的刀柄是影响机床加工精度、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,建立了HSK-100A型刀柄的三维实体模型,同时利用有限元方法,对影响HSK-100A型刀柄／主轴联接性能的参数进行了分析,为HSK刀柄的实际应用提供一定的依据及指导。     

HSK工具系统夹紧系统的研究

HSK工具系统在高速、精密加工中得到广泛的应用,但在实际的研究与使用中存在一些误区。解决这些问题对正确认识与使用HSK工具系统具有重要的理论意义和实际应用价值。本文系统地分析了HSK工具系统的夹紧问题,给出了综合夹紧力的具体计算公式,利用HSK工具系统刚度模型,讨论了夹紧力对系统刚度的影响,并确定出系统许用载荷与夹紧力的理论公式。     

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。     

HSK工具柄锥度比对检测

探讨HSK工具柄锥度检测的现状,介绍HSK工具系统标准状况,进行HSK工具柄锥度比对检测,对测量结果进行分析.     

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。