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。

HSK刀柄-主轴结合面接触特性及其影响分析

以HSK刀柄-主轴为研究对象,采用有限元方法对HSK-A63型刀柄-主轴结合面接触特性及主轴系统动态特性进行了仿真分析。分析结果表明:高转速条件下,转速对接触面积影响较大,接触面积随转速增大而减小。夹紧力对接触应力影响较大,在转速和过盈量一定时,接触应力随夹紧力增大而增大,且接触应力的分布情况会发生变化。刀柄-主轴结合面对主轴系统固有频率、振动幅值影响显著,考虑结合面影响后,主轴系统的固有频率降低,振动幅值增大。

HSK主轴/刀柄联结的非线性接触分析

借用先进的非线性有限元法 ,分析了配合面间的接触应力分布 ,讨论了旋转速度和过盈量对接触应力的影响。研究表明 ,按照 ISO标准制造的刀柄和主轴间的过盈量不足 ,HSK- A63主轴 /刀柄联结的最佳过盈量为1 3～ 1 8μm。研究结果为设计和优化 HSK主轴 /刀柄联结提供了理论参考。

HSK主轴/刀柄联接锥面的疲劳寿命分析与计算

在分析HSK主轴/刀柄联接锥面疲劳失效的各影响因素的基础上,利用有限元软件NX Nastran中的疲劳分析和计算功能,针对HSK63E型刀柄在主轴锥孔内反复拉紧和松开的工况进行了疲劳强度和疲劳安全因子的计算,仿真过程和计算结果可以为设计新型HSK刀柄的结构优化、选材和热处理工艺提供理论参考。

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。

HSK主轴—刀柄结合部参数辨识及影响因素分析

HSK主轴—刀柄结合部简化为并联均布的弹簧—阻尼模型,根据HSK主轴—刀柄系统的结构,在ANSYS软件中构建HSK主轴—刀柄结合部的有限元模型。基于有限元分析结果,使用弹性理论辨识HSK主轴—刀柄结合部内各位置的刚度参数;采用粘性阻尼理论辨识HSK主轴—刀柄结合部内各位置的阻尼参数。确定影响HSK主轴—刀柄结合部参数的主要因素为过盈量和拉紧力,分别探究过盈量和拉紧力对HSK主轴—刀柄结合部参数的影响规律。

基于解析法的HSK主轴-刀柄结合部参数辨识

辨识HSK主轴-刀柄结合部参数,是准确预测主轴系统动态特性及保证切削稳定性的基础条件。将HSK主轴-刀柄结合部简化为弹簧-阻尼模型。再根据HSK主轴-热装刀柄系统的频率响应矩阵,推导出HSK主轴-刀柄结合部的刚度矩阵。并基于耦合响应法计算热装刀柄两端的频响矩阵,利用有限差分法与实验测量相结合的方式,分别获得HSK主轴端点和HSK主轴-热装刀柄系统端点的频响矩阵。基于推导出的结合部刚度矩阵,分别辨识出HSK主轴-刀柄结合部的4个刚度参数kyf、kθf、kym和kθm,以及4个阻尼参数cyf、cθf、cym和cθm.使用耦合响应法计算出HSK主轴-热装刀柄端点的频响函数,并与实验测量的各阶频率相比较,理论频率与实验结果最大差值为7.9%,进而验证辨识参数的准确性和辨识方法的合理性。

HSK主轴/刀柄接口扭转刚度特性

主轴/刀柄接口性能直接影响零件的加工质量,HSK主轴/刀柄接口克服了传统7/24锥度工具接口在高速切削加工中存在的弊端。HSK工具系统接口的扭转刚度高于同规格的BT工具系统,而高速刀柄和主轴接口在工作中的扭转变形直接影响工具系统的使用性能。运用有限元方法分析了锥面接触和端面接触对接口扭转刚度以及过盈量、夹紧力、转速对扭转刚度的影响。研究结果为高速加工工具系统的设计与合理使用提供了依据。

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-A63刀柄与主轴锥孔过盈量的研究

基于对HSK-A63刀柄与主轴锥孔接触状态的理论分析,利用CATIA软件的有限元模块,对HSK-A63刀柄与机床主轴联接系统在不同转速下的膨胀变形进行了仿真分析。结果表明,随着机床主轴转速的提高,主轴/刀柄联接系统的膨胀间隙将增大。通过适当提高轴向预紧力和联接面间的过盈量,可有效改善联接性能和提高加工精度。为增加联接可靠性,HSK-A63刀具系统的过盈量应为20-25μm。

高速主轴/刀柄联结特性的有限元分析

非线性有限元法可以分析、模拟主轴 /刀柄联结面间的变形、接触应力分布规律 ,为主轴 /刀柄联结的设计和优化提供理论依据。研究表明 ,适当提高轴向拉力和过盈量可以有效地解决上述问题 ,改善联结性能和加工精度。

高速主轴/刀柄联接的离心力效应分析

随着切削速度的提高 ,主轴 /刀柄联接性能在离心力的作用下发生很大变化 ,直接影响工件的加工精度和表面粗糙度。本文通过先进的非线性有限元技术分析了离心力对主轴 /刀柄联接特性的影响。研究表明 ,适当提高过盈量 (轴向拉力 )对于提高主轴

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。

7:24主轴/刀柄联接非均匀应力场的有限元分析

针对 7:2 4主轴 /刀柄联接设计中常用的拉美公式计算误差大的问题 ,采用有限元法分析了 7:2 4主轴 /刀柄联接的非均匀应力场 ,研究了联接过盈量对主轴 /刀柄接触压力、刀柄在主轴锥孔内轴向位置的影响 ,为主轴

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.

高速主轴-刀柄接口离心膨胀动态补偿系统的研究

为解决高速主轴-刀柄接口因离心膨胀导致极限转速偏低及定位精度下降的问题,设计了一种新型离心膨胀动态补偿系统,并对其性能进行了分析。利用ANSYS有限元软件分析了主轴-刀柄接口的锥面接触应力,确定了主轴-刀柄接口的极限转速,计算了主轴-刀柄接口的径向刚度。通过与常规主轴-刀柄接口进行对比,验证了补偿系统的补偿效果。带补偿系统的主轴-刀柄接口锥面接触应力满足径向定位要求,接口极限转速提高43.8%,接口径向刚度随转速与载荷的变化关系更符合高速加工实际要求。

Big-Plus主轴/刀柄接口径向刚度分析

Big-Plus工具系统不仅与BT工具系统兼容,而且锥面和端面同时定位和夹紧,为高速数控机床重要通用部件之一。Big-Plus主轴/刀柄接口的精度、刚度、可靠性等直接影响被加工零件的质量和加工效率,主轴/刀柄在工况下的径向变形是影响整个工具系统刚度及其性能的重要指标。基于UG/Nastran软件,采用有限元分析方法分别分析了过盈量、夹紧力和转速对接口径向刚度的影响。

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。

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。

高速主轴/刀柄联结的可靠性分析

高速主轴/刀柄的联结性能对加工精度和机床可靠性具有重要影响。采用机械零件可靠性设计的方法,对高速主轴/刀柄联结的可靠性进行了分析,建立了高速主轴/刀柄联结强度和传递扭矩的可靠性模型,并给出了可靠度的通用计算公式,利用ANSYS有限元分析软件,计算出不同转速、过盈量、夹紧力作用下的高速主轴/刀柄联结的接触应力,系统地揭示出不同夹紧力作用下,过盈量、转速对高速主轴/刀柄联结强度和传递扭矩的可靠性的影响,研究结果为实际使用过程中夹紧力、过盈量、转速大小的选用提供了参考。