高速铣齿机刀具主轴回转误差动态测试

采用LMS公司的Test.lab实验系统,通过加速度传感器对消隙优化后的高速铣齿机主轴箱进行动态测试,着重研究刀具主轴回转运动产生的振动加速度。应用Matlab软件对振动信号进行消除趋势项、平滑、滤波、数值积分等处理,得到采样时间内的振动位移曲线,即刀具主轴的回转误差曲线。经与仪表测得的单向振动位移曲线对比可知:该振动信号采集及处理方法对该机床主轴箱y向的误差测量具有较好的指导意义,为工艺误差诊断和误差补偿提供了依据。

基于SolidWorks Simulation的截断开榫组合机床刀具主轴有限元分析

通过建立刀具主轴模型,利用SolidWorks Simulation软件进行网格划分,设置边界条件并施加载荷,进行了刚度、强度及模态分析。对开榫刀具主轴的静态特性有限元分析表明,刀具主轴加载后的位移出现在主轴的右侧上部,最大位移为0.016 73 mm,符合变形误差要求;主轴的最大应力出现在安装皮带轮的键槽上部,数值为78 961 616.0 N/m^2,小于屈服应力,满足设计要求。通过对开榫刀具主轴的模态分析得到主轴的前五阶固有频率,机床的固有频率低于主轴的一阶固有频率就可以避免引起机床的共振。

刀具主轴的运转探索

引言由于事故、有缺陷的工作结果和刀具制造及木工机床制造上新的发展,木工机床上的刀具主轴已经成为试验研究和理论研究的对象以及法律规章规定的对象[1,2,3,5,6,8,10,13,14].

建模方式对机床主轴-刀具耦合系统动力学特性的影响

机床主轴系统的建模方式多为梁、管单元建模,系统结合面有主轴-刀柄、刀柄-刀具两部分,这些结合面多采用刚性连接或自定义刚度矩阵的方法进行模拟,主轴系统也可以采用实体单元的方式进行建模,同时在接触位置建立接触对。采用梁单元、实体单元对某立式加工中心主轴系统建模,通过计算结果,分析了不同单元类型建模对系统固有频率及刀尖点频响函数的影响。结果表明,实体单元建模的固有频率大于梁单元建模的固有频率,且振型更为丰富;随着激振频率的增大,实体单元建模方式下的幅频响应曲线震荡更加剧烈,说明该方式可以捕捉更多的激振频率。研究结果可为科学研究主轴系统的动力学特性提供理论参考。

高速状态下机床主轴/刀具联接系统变形的有限元分析

随着高速加工机床及新型刀具的开发取得重大进展 ,刀具 /主轴联接系统已成为高速加工系统中最薄弱的环节之一。本文采用有限元模拟分析方法 ,对比分析了标准 7:2 4锥度联接系统与HSK联接系统在高速状态下的变形情况 ,研究了在离心力作用下系统的膨胀变形对联接性能的影响。

HSK主轴/刀具联结的有限元分析

借用先进的非线性有限元技术分析高速HSK主轴 /刀具联结的变形及接触应力分布规律。研究表明 ,在离心力的作用下 ,按照ISO12 16 4 1制造的刀柄不会与主轴完全接触 ,极大地影响了主轴 /刀具的联结特性。提高过盈量可以很好地解决该问题 ,从而提高加工精度。

考虑主轴—刀柄—刀具结合面的高速主轴系统动力学特性有限元建模

高速主轴系统主轴—刀柄—刀具结合面动力学性能是影响主轴切削效率、加工质量以及加工性能的重要因素之一,而结合面的建模又是研究主轴系统动力学特性的基础。将主轴—刀柄—刀具结合面简化为分布弹簧,并基于并联转子的建模思想,采用有限元法完成了主轴系统的有限元建模。在明确分布弹簧的布置方式以及弹簧刚度的确定方法的基础上,提出考虑主轴—刀柄—刀具结合面的高速主轴系统动力学特性有限元建模流程。以安装BT系列刀柄的某立式加工中心主轴系统为例,利用所提出的方法进行有限元建模并求解刀尖点的频响函数,与实际测试的对比说明,该建模方法能够更好地模拟该主轴系统的动力学特性。

机床主轴/刀具联结系统的扩张理论与方法

应用弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具联结系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量与脱松角速度、主轴外径与刀柄内径之间的关系,同时还提出了主轴/刀具联结系统在离心力作用下膨胀后联结间隙与过盈量之间的关系.研究表明,合理设计机床主轴外径与刀柄内径之间的关系、正确选择刀柄材料以及结构能有效防止机床主轴/刀具联结系统的弹性变形,提高机床的加工精度.

基于子结构耦合法的机床主轴-刀具系统频响函数研究

数控加工过程的稳定性与由频响函数确定的机床主轴-刀具系统的动态特性密切相关,通常,需要进行模态实验以获取数控机床主轴-刀具系统的频率响应函数,为了避免因更换刀具时获取其频响函数的模态实验的重复性,文章研究利用响应耦合法(RCSA)预测主轴-刀具系统刀尖点的频率响应函数,主轴-刀柄基座的频响函数利用实验以及反向RCSA方法获得,并用Timoshenko梁理论计算外伸刀柄和刀具的频响函数,然后将3个子结构的频响函数进行耦合,得到整个系统刀尖点的频响函数,然后利用加入禁忌搜索的粒子群算法识别刀柄和刀具结合面的参数,将预测得到的系统刀尖点的频响函数与实测的频响函数进行对比研究,并通过实验验证了该研究方法的有效性。

机床主轴/刀具连接系统离心力效应的分析及解决措施

文章通过弹性力学理论分析了高速状态下离心力对主轴/刀具连接系统特性的影响,提出了主轴装夹刀柄时的过盈量δ与脱松角速度ω*、主轴外径与刀柄内径之间的关系,以及主轴/刀具连接系统在离心力作用下膨胀后连接间隙Δr与过盈量δ之间的关系。

考虑主轴-刀柄-刀具接触特性的高速电主轴静动态特性分析

文中考虑主轴-刀柄-刀具结合面的接触刚度,基于ANSYS软件建立了高速电主轴的静动态特性分析有限元模型。由静力学分析、模态分析与谐响应分析得到电主轴的静态位移、振型、固有频率、关键点的响应位移,以及静刚度和动刚度。文中的研究为高速电主轴的设计提供了良好的理论参考。

加工中心高速主轴与刀具的连接方式及其选用

主轴在高速运转条件下,主轴与刀具采用标准7:24锥孔连接存在一系列问题。目前适应高速运转的几种具有代表性主轴与刀具连接型式主要有德国的HSK刀柄,美国的KM刀柄、WSU刀柄,瑞典的CAPTO刀柄及日本的NC5刀柄、BIG-PLUS刀柄等,这些常用的连接结构都存在各自的优缺点及适用场合。针对各典型连接在世界范围内的应用情况,提出了在选用时的建议。

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。

加工中心主轴松夹刀气缸的防撞击设计

针对加工中心主轴松夹刀气缸在松刀时会对拉杆端头产生冲击载荷,直接影响主轴轴承和拉杆的寿命,同时使机床的整机噪声增大,设计一种主防撞击装置,能够有效地改善上述问题。

薄壁件铣削系统加工稳定性分析

为了对整体薄壁件铣削系统加工稳定性进行分析,建立主轴-刀具-工件整体系统连续梁模型,从中提取刀具与薄壁工件端部的等效质量和等效刚度特性,分析工件尺寸对系统铣削稳定性的影响。结果发现,薄壁工件横截面宽度与高度尺寸对铣削稳定性都有影响,其中高度尺寸的影响更大。当高度值很小时,系统的临界铣削深度非常小,随着工件横截面高度的增加,系统的临界铣削深度有明显提高。当工件的第一阶固有频率接近甚至大于主轴-刀具的第一阶固有频率时,工件外形尺寸则不会再对铣削系统的稳定性有明显的改变。该结果可为薄壁件的稳定性加工提供理论基础。

Hardinge公司的立式加工中心

在精密车床制造领域内长期享有很高声誉的Hardinge公司采取了生产加工中心的大胆步骤。但是,Brian Kellock先生说,Hardinge公司作为设计制造加工中心新手看到了改进现有设计的机遇和这类机床的市场需求。