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。

HSK刀柄/刀具联接方式对结构模态影响的研究

本文利用有限元软件NXNastran中的面接触功能和模态计算功能,以HSK热胀式刀柄/刀具联接结构为例,分析了不同的配合过盈量、配合长度和不同的接触条件对整体结构模态的影响,其计算和分析结果为实际选用HSK刀柄/刀具联接方式和结构优化设计提供了理论指导。

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薄盘类工具系统的试验模态分析

基于模态分析理论,用振动测试的方法对HSK刀柄联结薄盘类刀具的工具系统进行了自由模态和工况模态试验,得到了HSK薄盘类工具系统的模态参数(固有频率、阻尼和模态振型),并与有限元数值计算得出的模态参数进行比较,验证了有限元模型构建的合理性,为进一步探究HSK工具系统的动态特性和进行结构优化、充分发挥高速加工中HSK刀柄的应用潜能提供技术依据。

HSK-A63测温刀柄的结构设计及模态分析

为了便于测量立铣刀铣削温度,通过改进HSK-A63刀柄的结构,把测温数据采集模块安装到刀柄内部,设计出热电偶测温刀柄。利用Pro/E5.0软件建立嵌入式测温刀柄主体、弹簧夹头/螺母、立铣刀的三维实体模型并进行装配,在ANSYS Workbench中确立合理的边界条件和网格划分的基础上对装配体进行模态分析,得出固有频率和振型。

HSK主轴/刀具的联结性能分析

利用SolidWorks建模软件建立HSK刀柄模型,再使用有限元方法,对HSK-100A型主轴/刀柄联结特性进行分析和模拟,研究了在夹紧力、过盈量、刀柄几何尺寸等条件下对联结锥面上间隙的影响,分析得出各参数的变化对锥面间隙的区域分布和大小有一定的影响。这可以对刀柄的几何参数优化提供理论依据。