基于高速加工的空心短锥工具系统

简要分析了传统的7:24锥度刀柄在高转速条件下存在的不足。以HSK刀柄为例,介绍了新型空心短锥工具系统的工作原理、结构和主要优点,分析了开发和应用这一新型工具系统存在的问题。

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刀柄临界使用转速计算模型

为充分发挥空心短锥(hollow short taper,HSK)刀柄在高速切削中的应用潜能,分析了HSK刀柄在高速旋转过程中的失效形式,提出了在材料强度和夹紧力两方面的失效准则,综合考虑刀柄尺寸、过盈量、材料特性、离心力、拉杆拉力、切削力等因素的影响,基于弹塑性理论建立了HSK刀柄临界使用转速的理论计算模型。研究表明:理论计算结果与有限元分析结果具有较好的一致性。一般情况下,夹紧力不足是夹紧系统高速旋转失效的主要原因。临界转速计算模型的建立,可以提高高速旋转刀具夹紧的安全性,并为充分发挥HSK刀柄的高速潜能提供重要的技术依据。