高速加工中刀柄工具系统

在分析传统BT(7:24锥度)实心长刀柄基础上介绍国外HSK,KM,Big-plus,Showa D-F-C等新型工具系统,分析和对比不同高速刀柄的结构特点,装卡过程及其应用场合。指出高速加工工具系统中存在主要的问题及对策,展望高速加工工具系统发展趋势和研究前景,为国内使用高速加工的企业选用高速工具系统提供理论指导和参考。

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。

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。

新型大柔度锥面高速刀柄的性能研究

设计了具有分锥体结构的新型大柔度锥面高速刀柄。利用有限元软件对该高速刀柄的静态和高速性能进行了分析,具体研究了刀柄锥面与端面的压力分布特点以及主轴的膨胀变形规律。研究结果表明,大柔度锥面高速刀柄比常用的HSK刀柄具有更高的极限转速,在高转速下能够保证良好的定位精度和连接刚度,特别适合于高速加工。

新型大柔度锥面高速刀柄的设计

设计了一种新型结构高速刀柄,刀柄的结构特征为实心短锥双面定位,并在锥面上开环形沟槽形成分锥体。由分锥体组合而成的大柔度锥面允许刀柄与主轴锥孔以较大过盈量配合联接,同时刀柄分锥体高速旋转时能够产生较大的离心膨胀与主轴锥孔膨胀相匹配,提高了刀柄与主轴接口的极限转速和联接刚度。对刀柄结构进行了设计,利用有限元分析对刀柄的主要几何参数、过盈量以及极限转速进行了确定。研究结果证明,与常用的HSK刀柄相比,所设计的新型高速刀柄能够显著提高刀柄的极限转速。

高弹性锥体高速刀柄的性能研究

设计一种具有高弹性锥体的双面定位新型高速刀柄,在实心刀柄锥体上开有直、环交错槽,形成多个独立小锥面,增加刀柄锥体的弹性。高弹性锥体能够增大刀柄与主轴的配合过盈量,补偿主轴的高速离心膨胀,提高刀柄的极限转速。借助ANSYS Workbench有限元软件对该高速刀柄的静态和高速性能进行分析,具体研究刀柄锥面与端面的压力分布特点、主轴的膨胀变形规律以及刀柄-主轴联接的径向刚度。结果表明,新型高速刀柄具有较高的极限转速,在高转速下具有可靠的定位精度和联接刚度,特别适合于高速加工。

高速数控机床现状和发展趋势

本文从机床结构、高速主轴、快速坐标驱动及高效率加工等若干方面介绍了高速数控机床现状及其发展趋势。

高速数控切削用刀柄工具系统

在分析传统BT(7:24锥度)实心长刀柄基础上介绍国外HSK,Big-plus,KMShowa D-F-C等新型工具系统,分析和对比不同高速刀柄的结构特点、装卡过程及其应用场合。指出高速加工工具系统中存在的主要问题及对策,展望高速加工工具系统发展趋势和研究前景,为选用高速工具系统提供了参考。

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。

离心力驱动液压膨胀式高速刀柄设计

针对高速刀柄与主轴锥孔离心膨胀不匹配的问题,设计了一种新型高速刀柄。刀柄采用实心短锥、双面定位结构。刀柄上安装有离心力驱动液压弹性膨胀系统,用以补偿刀柄与主轴锥孔的离心膨胀差。阐述了新型高速刀柄的结构原理,对刀柄几何参数和配合过盈量进行了设计;利用ANSYS有限元软件分析了刀柄的极限转速及与主轴的径向连接刚度。研究结果表明,新型刀柄与同规格的HSK高速刀柄相比,极限转速提高了约38%,且径向连接刚度也有所提高,适合用于高速加工。

高速加工系统研究

简述了高速加工技术在国内外的应用和发展,重点阐述了高速加工系统的组成,并给企业提供了有参考价值的建议。

主轴/刀柄7:24和1:10锥度联结系统性能分析

针对机床主轴/刀柄在高速切削离心力作用下的联接性能进行了分析,重点介绍了7:24和1:10锥度的结构,以及在高速切削时与锥孔配合的特性。因此,主轴/刀柄1:10锥度联结系统在高速加工、连接刚性和重合精度上均优于7:24,更适合高速切削加工。

铣床刀柄的受力分析

数控铣床刀柄/主轴连接系统已成为高速加工环境中最薄弱的因素之一,直接影响数控加工的精度、表面粗糙度和安全可靠性。本文采用有限元模拟分析方法,研究了离心力作用下系统的膨胀变形对连接性能的影响。研究结果表明,高速切削对刀具系统进行动平衡具有积极意义。

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。

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。

一种高速主轴锁紧防松机构的研究与应用

论述了一种高速铣削加工机床主轴系统中刀柄安全锁紧防松机构的工作原理和理论模型,并将此结构应用于中小型高速数控铣床和立式加工中心主轴系统中,经过试验和生产应用表明,该刀柄系统的回转精度和可靠性有了较大的提高。

刀具在航空壳体高速切削中的影响研究

高速切削作为一种高效切削的加工方法在航空领域中已广泛应用。影响高速切削的因素非常多,其中刀具对于高速切削有着重要的影响,刀具自身的结构、材料和几何参数,刀具的夹持系统以及加工工艺等直接影响高速切削的效率。通过对刀具自身相关参数及与刀具相关的因素进行分析,结合航空壳体零件在实际加工中的应用实例,进一步掌握刀具在高速切削中的影响,从而提升高速切削在实际应用中的效果,降低企业的加工成本。

一种高速主轴锁紧防松机构的研究与应用

论述了一种高速铣削加工机床主轴系统中,刀柄安全锁紧防松机构的工作原理和理论模型,并将此结构应用于中小型高速数控铣床和立式加工中心主轴系统中,经过试验和生产应用表明,该刀柄系统的回转精度和可靠性有了较大的提高。

某型高速加工用ISO20刀柄焊缝疲劳性能试验研究

刀柄是高速工具系统的核心部件,其性能的优劣直接影响到刀具系统的可靠性。刀体与变幅杆之间的焊缝是刀柄的薄弱环节,容易发生疲劳失效。为了研究某型高速加工用ISO20刀柄焊缝的疲劳性能,通过常规试验方法对ISO20刀柄焊接试样进行了拉压疲劳试验。结果表明:随着最大加载载荷的降低,ISO20刀柄焊接处的疲劳寿命明显增长;当最大循环载荷降至0.15Fb时,疲劳寿命超过200万次;ISO20刀柄焊缝在应力比R=-1条件下,ΔF-N曲线的方程为lgN=11.732-5.156lgΔF。