基于结合部的HSK主轴-刀柄系统动态特性分析

建立了HSK主轴-刀柄结合部的有限元模型(FEM),利用弹性理论和黏性阻尼理论辨识结合部内各位置的刚度和阻尼参数。提出将HSK主轴刀柄系统分为HSK主轴、主轴刀柄结合部和刀柄三部分:HSK主轴与刀柄简化为多段Timoshenko梁,并使用响应耦合法来计算其频响函数;主轴刀柄结合部简化为多点弹簧阻尼模型,采用多点响应耦合法来计算其频响函数;将各个部件的频响函数进行刚性耦合,进而获得基于结合部的HSK主轴-刀柄系统频响函数。分别假定HSK主轴刀柄结合部为刚性连接、5点弹性连接和7点弹性连接,计算其频响函数,并与实验结果相比较得到相应的结论。

加工中心刀柄系统

本文介绍了加工中心刀柄系统的一些知识：即各种刀柄的类型、工作原理以及刀柄的选用。

QS^TM刀柄系统

山特维克可乐满的QS刀柄系统可以取代“Citizen Cincom”纵切机床上使用的常规刀柄，从而节约了时间和提高了生产率。系统在机床上的快速调整是小零件加工取得成功的关键。当更换常规的刀柄时，一般需要5步，与之相比，QS套件通过将换刀步骤变换为两步，因而大大减少了停机时间。单独的套件都是为特定的带短刀柄、挡块和弹簧压紧楔块的机床类型优化的，保证了最高生产率。刀柄的单个螺钉解脱装置将换刀时间从3min缩短到1min，而弹簧压紧楔块保证能够快速而安全的取出刀柄，减少了刀柄坠落的危险。当安装到机床上时，通过短刀柄和挡块之间的接触，自动调整刀片切削刃位置。

刀柄—主轴系统联结性能有限元接触分析

为提高高速加工的质量,采用有限元接触理论建立了刀柄—主轴系统的联结性能评测模型。对接触面上所有高斯积分点进行接触判定。计算任意两点间的法向距离和法向接触力,以判断是否进入接触状态;计算切向接触力以判断摩擦状态。用罚函数法将不等式形式的判定条件引入非线性有限元变分原理,采用完全New-ton-Raphson方法求解方程组。采用该模型仿真刀柄—主轴接触面的变形状况和应力分布,并用统计方法分析了拉刀力和转速对刀柄—主轴系统联结性能的影响规律。

高速刀柄及其工具系统的结构与性能

基于高速切削加工技术发展的需要,分析了传统的BT刀柄及其工具系统存在的主要问题,明确了高速刀柄及其工具系统的技术要求,阐述了高速加工常用主要刀柄及其工具系统的结构特征及性能特点,指出了工具系统开发及其发展方向。

高速主轴系统非线性动力学建模与数值仿真

为了深入分析主轴-刀柄系统的非线性动力学特性,以高速切削机床的主轴-刀柄系统为研究对象,综合考虑主轴-刀柄结合面及角接触球轴承非线性接触力,基于铁木辛柯梁理论建立了包含转动惯量、剪切变形及偏心质量影响的主轴-刀柄系统有限元动力学模型。对该模型进行数值计算的结果表明,由于主轴-刀柄结合面及支承轴承处非线性接触力的存在,主轴-刀柄振动系统具有非常复杂的周期运动、倍周期运动和混沌运动,倍周期分岔是主轴-刀柄系统通向混沌的主要道路。系统在某些偏心量下经历几次倍周期分岔最终会产生混沌运动,应在实际设计过程中尽量避开该参数区域。

主轴-刀柄联结性能有限元接触分析

主轴-刀柄联接系统是机床中最薄弱的环节之一,其联结性能是影响切削加工稳定性的关键因素。基于接触理论,考虑结合面间的法向作用和切向作用,建立了主轴-刀柄联结性能分析模型。分析了不同转速下刀柄锥面与主轴孔锥面的接触分离情况、刀柄锥面承受的接触压力和刀柄锥面的应力分布情况,得出了转速对主轴-刀柄结合面联接性能的影响规律。低转速时其联接性能稳定,而高转速时刀柄锥面与主轴孔锥面发生明显分离,刀柄接触压力下降到静止时的一半,刀柄应力显著增大,此时已无法保证两锥面紧密接触,主轴-刀柄联接性能丧失。最后通过高转速下主轴-刀柄系统径向加载试验验证了有限元接触分析的有效性与可行性,从而为进一步分析主轴-刀柄连接性能打下基础。

904L不锈钢的高速铣削加工

针对904L不锈钢材料的切削性能,分析高速切削加工时刀具材料的选择、刀具结构的设计、刀柄系统以及刀具的动平衡,并进行铣削试验。为904L不锈钢的高速切削加工提供理论依据和实践参考。

组合阶梯梁振动特性计算方法及应用

在机械加工过程中,对机床主轴进行结构优化或者合理选择刀柄刀具可以改善机床主轴刀柄刀具系统的振动特性,从而提高加工质量和效率.针对机床主轴刀柄刀具系统的振动特性问题,提出了一种基于组合阶梯梁模型的计算方法.基于伯努利-欧拉梁模型,提出了悬臂梁状态下的变截面阶梯梁的固有频率和振型的计算方法;基于实际应用中的刀柄铣刀配合系统,将阶梯梁模型进一步改进为组合阶梯梁模型,提出了梁组合部分的等效弯曲刚度和密度的计算方法,并将该方法应用于刀柄装夹铣刀系统的振动特性分析中,通过有限元法和实验结果验证了该方法的有效性.结果表明:与铁木辛柯梁理论相比,本文算法在计算机床刀柄刀具系统等具有大长径比并且考虑模态阶次较低的情况下,计算误差小,计算效率提高1倍.

聚焦航空,服务中国,追求卓越

自1925年成立后的90多年来,WIDIA品牌深刻阐释了创新、科技以及服务的内涵。无论是车削刀具、可转位铳刀、整体硬质合金、孔加工刀具,攻丝刀具,还是刀柄系统,威迪亚产品集团都能提供齐全完备的产品系列。高精度的设计、高性能的产品、高品质的客户服务,以及全球专业的经销网络,满足着各种应用需求,这一切都源自威迪亚卓越的品牌。

共同缩减机床设置时间

德克萨斯州一家加工厂因快换式刀柄系统而获益。三十多年以来,肯纳金属公司生产的KM品牌快速换刀系统让众多加工厂的加工过程更加高效。正如数千家客户可以见证的那样,KM可以缩短设置时间,提高加工灵活性,将机床利用率提高至更高水平,并提高加工厂面对行业内日趋严苛的加工要求的应对能力。

高转速下主轴-刀柄结合部接触刚度分析

提出一种宏微观相结合的方法建立高转速下主轴-刀柄系统结合部接触刚度模型.宏观上假设主轴-刀柄结合面为理想圆锥面,通过有限元方法获得不同转速下锥形表面的接触压强分布;微观上假设接触表面由微凸体构成,并基于接触压强采用考虑域拓展因子影响的三维分形模型计算锥形结合部的接触刚度.以BT40刀柄为研究对象,其无转速工况下主轴-刀柄系统理论预测与实验频响函数一致性较好,在此基础上分析转速及拉刀力对结合部刚度影响规律,确定了转速极限值为1.5×10^4 r/min,拉刀力合理取值范围为[8,12]kN,研究结果为主轴-刀柄系统的结构优化及应用提供理论基础.