Design of High Precision CNC Vertical Lathe Turning Tool Holder

A large aspect ratio vibration reducing tool holder based on passive damping vibration reduction technology is designed to solve the vibration problem that occurs in deep hole machining of vertical lathes.A dynamic model of passive damping vibration reduction tool holder was established,and the optimal damping ratio,optimal frequency ratio,and maximum relative amplitude were derived.Modal analysis of the passive damping vibrationreduction tool holder was conducted using software.The results showed that the maximum response amplitude of the passive damping vibration reduction tool holder decreased significantly compared to the original one.

冲击式水轮机水斗高应力区结构优化及加工

水斗高应力区的结构优化和高品质加工是保证冲击式水轮机水力性能的关键。建立了水斗有限元模型,并确定合理的边界条件;根据机组运行特点,确定水斗计算载荷工况,以及应力考核标准。同时在满足水力性能及强度要求的前提下,充分考虑水斗根部的可加工性。研究表明:斗根曲率均匀度、斗根深度和厚度是水斗应力水平的主要影响因素;通过水斗根部结构优化,水斗综合应力降低16%,交变应力幅值降低13.3%,交变应力平均值降低15.5%;通过强度计算验证了根部结构优化的水斗满足应力和疲劳设计要求。通过有限元和试验优化大长径比(20:1)减振刀柄中心孔尺寸,结果表明:当内孔直径为8 mm,振幅最小,通过试验验证和加工产品的实际应用,表明优化后的方案可满足设计结构水力性能及制造精度要求。

高速主轴系统切削稳定性预测及影响因素分析

高速主轴系统切削稳定性直接影响产品的表面加工精度和切削系统的使用寿命,是评价高速主轴系统性能优劣的重要因素,而研究影响切削稳定性的因素并制定提高稳定性的合理途径同样也受到关注。提出从稳定性评价准则及系统频响函数的不同求解方法入手,分析无条件稳定区和有条件稳定区的影响因素,总结出系统所受激励、主轴转速及系统结构是影响切削稳定性的重要因素。以德国GMN高速主轴系统为例,在采用5自由度轴承受力与变形关系模型模拟角接触球轴承和分布式弹簧模型模拟主轴-刀柄-刀具结合部的基础上,建立完整高速主轴系统通用有限元模型;利用三维稳定性叶瓣图、极限切削深度和叶瓣交点随参数的变化曲线表征切削力幅值、转速及阻尼比等参数对切削稳定性的影响规律,为优化加工工艺、提高系统切削稳定性提供理论依据。

数控机床HSK刀柄和主轴在高速旋转下的连接性能分析

刀柄与主轴连接性能对数控机床的加工精度以及工作安全性影响显著。针对HSK刀柄在高速旋转过程中发生刀柄和主轴连接失效这一主要失效形式,应用弹性力学理论建立了任一转速下刀柄与主轴连接锥面的接触应力模型,且有限元分析结果与该理论模型有较好的一致性。在此基础上,综合考虑夹紧力以及刀柄、主轴配合过盈量的影响,建立了基于HSK刀柄与主轴连接的临界转速计算模型以及连接可靠性模型。根据临界转速模型可以从理论上计算出一定过盈量和夹紧力下的临界转速,分析夹紧力和过盈量对临界转速的影响。根据连接可靠性模型可以求解任一转速下刀柄和主轴连接的可靠度,并得到可靠度随转速的变化规律。这两个模型的建立对防止HSK刀柄、主轴连接的失效,保证高速切削加工的精度以及工作的安全性有重要意义,同时也为正确使用HSK刀柄以及刀柄尺寸结构进一步优化和可靠性设计提供了理论基础。

CBN滚切车刀研制及其加工质量研究

研制了安装９．５～２３ Ｃ Ｂ Ｎ 刀片的滚切车刀。刀片用弹性卡头装卡，刀杆具有可调前角和刃倾角，并具有滑动轴承和滚动轴承 ２ 种刀轴。切削实验表明，加工质量主要受表面波纹度影响，采用适当的切削速度、进给量、刀具几何参数，减小刀片直径和刀轴轴承间隙均可降低波纹度。

利用岩屑床破坏工具和可膨胀套管扶正器改善井眼质量

分析了影响斜井钻井安全、固井质量等影响井眼质量的主要原因;介绍了国内外岩屑床破坏工具和可膨胀套管扶正器的研发和室内试验、现场应用情况;提出了适用于斜井、水平井固井用岩屑床破坏工具和新型可膨胀套管扶正器的发展方向和建议。

非接触式车削测力仪设计与开发

针对现有实验教学中使用的车削测力仪存在的不足,研究了一种利用电容式位移传感器测量切削力的装置。通过位移传感器测量八角环刀架的变形,根据变形量的大小计算力的大小。利用有限元分析软件对八角环刀架的受力变形进行分析,根据分析结果来确定位移传感器的安装位置,从而实现维间解耦,测量x、y、z方向的切削力。该测力仪结构简单,调试方便,该测力仪为非接触测量,很大程度上降低了各向力间的相互干扰,提高了切削测力仪的各项精度。该测力仪在本科实验教学中取得了非常好的效果。

嵌入合金薄膜传感器的刀具结构优化与测力灵敏度分析

提出一种嵌入刀具的合金薄膜传应变感器切削力测量系统的模型,以提高系统的测量灵敏度为目的,将弹性元件刀柄作为研究对象,结合薄膜传感器受力变形与刀具强度理论,通过在刀柄合适位置加工凹槽、多层台阶槽与钻孔方式设计了多种刀柄结构。构建了含有矩形、三角形以及半椭圆形凹槽的刀柄截面的惯性矩、强度与刀具测力灵敏度之间的关系,并运用MATLAB软件得到了在刀具强度安全域内,使测力系统灵敏度达到最大的刀柄截面形状的相关参数。对比分析六种含有矩形、半圆形复合凹槽的刀柄结构的横截面积、惯性矩、以及相应测力系统的灵敏度等,结果表明:与优化前的刀柄相比较,化后的刀柄结构可以使得测力系统的测力灵敏度提高倍数在(0.46~4.07)范围,而刀柄截面面积降至(0.09~0.84)范围;其中含有台阶层凹槽结构的刀柄优化结果较好,测力灵敏度提高了1.5倍,刀柄截面面积降至0.64倍。

测力刀柄系统标定技术研究

测力刀柄系统可实时监测切削过程的轴向力和扭矩的变化,为测试自主设计的测力刀柄系统的使用性能,设计并研制了一套标定辅助工装,搭建了标定实验平台,完成了静、动态标定实验。采用逐级加、卸载法,确定了测力刀柄系统的线性度、重复性和滞后性等静态特性指标;通过脉冲激励法获得了测力刀柄系统的固有频率、阻尼比和最大工作频率等动态特性指标。最后,针对测力刀柄系统进行了钻、铣削对比切削实验,结果表明,该系统与Kistler测力仪相比,在轴向和扭矩方向上的测量偏差均小于2%,能够准确反映动态切削过程中轴向力和扭矩的变化。

数控车床四刀位精准装刀刀架设计

针对目前数控车床四刀位刀架装刀不准、难操作等问题,设计了一款数控车床四刀位精准装刀刀架。该刀架由活动刀架和刀架组成,不受刀具型号和厚度的影响,可以实现准确装刀,并且操作简单、刚性好,能够保证工件的加工精度。

高频大位移微进给直线伺服刀架的设计

介绍用于非圆截面零件车削的刀架系统。该系统由直线电机驱动，以8098单片机为主控制器，采用模拟调节与校正和局部数字校正相结合的控制方式，实现高频响、大位移、微进给的完美统一。

非圆截面车削中直线伺服刀架系统的研究

介绍了用于非圆截面零件车削的刀架系统。该刀架系统主要由直线电机驱动，以８０９８单片机为主控制器，采用模拟调节校正和局部数字校正相结合的控制方式，实现高频响、大位移。

主轴/刀柄7:24和1:10锥度联结系统性能分析

针对机床主轴/刀柄在高速切削离心力作用下的联接性能进行了分析,重点介绍了7:24和1:10锥度的结构,以及在高速切削时与锥孔配合的特性。因此,主轴/刀柄1:10锥度联结系统在高速加工、连接刚性和重合精度上均优于7:24,更适合高速切削加工。

数控车床电动刀架换刀的故障树分析

故障树分析是快速诊断故障的一种新方法.在分析数控车床电动刀架换刀故障的基础上,绘制了故障树图,对故障树进行定性分析,求出最小割集,为故障的预防提供措施,为故障的迅速解决提供方法.

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。

尿素自动拆包简易装置的设计

袋装尿素广泛用于化工企业,但旧式拆包工作主要依靠工人来完成,粉尘易外泄,工人劳动强度大,生产效率低。为了保护生产环境,减轻劳动者的工作强度,提高生产效率,设计出一套简易的尿素自动拆包装置,无需人工操作,在传送带尾部由预装切割刀具自动拆包下料,同时加装摆动式刀架,解决了袋料在开袋工作中因吸潮导致结块、不易出料的现象。

铣床刀柄的受力分析

数控铣床刀柄/主轴连接系统已成为高速加工环境中最薄弱的因素之一,直接影响数控加工的精度、表面粗糙度和安全可靠性。本文采用有限元模拟分析方法,研究了离心力作用下系统的膨胀变形对连接性能的影响。研究结果表明,高速切削对刀具系统进行动平衡具有积极意义。

基于响应面法的单线切割机刀架优化设计

建立了单线切割机刀架的参数化模型,分析了刀架的变形和应力分布,以重要尺寸为设计变量,质量、最大变形量、等效应力为目标变量,建立多目标优化数学模型,采用基于响应面法的多目标遗传算法对刀架进行优化设计和灵敏度分析,进一步对尺寸优化后的刀架进行拓扑优化分析,减轻了刀架重量,具有工程应用价值.

刀具在航空壳体高速切削中的影响研究

高速切削作为一种高效切削的加工方法在航空领域中已广泛应用。影响高速切削的因素非常多,其中刀具对于高速切削有着重要的影响,刀具自身的结构、材料和几何参数,刀具的夹持系统以及加工工艺等直接影响高速切削的效率。通过对刀具自身相关参数及与刀具相关的因素进行分析,结合航空壳体零件在实际加工中的应用实例,进一步掌握刀具在高速切削中的影响,从而提升高速切削在实际应用中的效果,降低企业的加工成本。

合理设计刀杆刀具实现深槽的加工

通过对窄开档深槽结构的分析,合理设计刀杆刀具,并选择适当的切削参数,实现了难加工件的加工。