KM刀柄关键尺寸测量技术与方法的研究

发布时间：2017-07-19 14:22

  本文关键词：KM刀柄关键尺寸测量技术与方法的研究

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【摘要】：刀柄作为高速加工工具系统中刀具/主轴连接的关键部件,直接影响高速加工的质量和效率,已成为国内外学者关注和研究的热点。KM刀柄因具有定位精度高、动静态刚度大、装夹过程简易便于换刀等技术优点,在高速加工工具系统中得到日益广泛的应用,但KM刀柄由于专利保护撤销时间晚,我国对其结构和性能的相关研究较少。KM刀柄关键尺寸的制造精度很大程度上影响着刀柄的性能,因而研究KM刀柄关键尺寸的测量方法及其装置,对于保证KM刀柄的制造质量以及推广KM工具系统在我国高速加工领域的应用具有重要的理论意义和工程实用价值。本文基于KM刀柄相关标准ISO 26622-1的分析,开展影响刀柄性能的关键尺寸及其检测技术和装置研究,主要工作及成果有:(1)基于KM刀柄结构的定位与夹紧原理,结合KM刀柄国际标准,初步确定了可能会影响KM刀柄性能的八项尺寸,纠正了现有KM国际标准中在尺寸标注和视图表达上存在的两处错误;通过理论分析的方法研究出影响刀柄系统定位精度以及实际功能的五组关键尺寸。(2)依据KM刀柄标准中尺寸相关的技术要求,分析了刀柄椎体、钢球锁紧孔斜面、退刀面深度以及刀柄密封面深度等关键尺寸的测量方法及其实现技术。利用锥体的几何关系,将不易直接测量的刀柄锥体关键尺寸转换成为容易测量的大、小端尺寸,按满足最小制造误差的原则确定了大、小端尺寸的公差;通过刀柄钢球锁紧孔斜槽面的几何结构分析,设计了专门用于斜槽面位置尺寸测量过程自动化的测量机构,为研发KM刀柄关键尺寸集成测量系统奠定了基础。在此基础上拟定了KM工具柄检测方法的行业标准草案。(3)基于KM刀柄关键尺寸测量方法的理论研究,确定了适用于刀柄关键尺寸综合测量系统的整体设计方案,完成了对测量系统的自动定位装置、测量传感器元件以及电控仪器等部分集成的技术研究,开展了刀柄大小端尺寸测量精度及重复性的试验研究,依据测量系统分析(MSA)的相关理论和方法,计算测量系统重复精度能力系数Cg和准确精度能力系数Cgk,完成对设计的测量系统性能评定。本研究获得国家自然科学基金项目“高档数控机床主轴/刀柄接口设计方法与检测技术的研究”(项目号:51275217)和国家科技重大专项“高性能数控刀具性能测试与检测技术平台的研究”(项目号:2013ZX04003044)支持,研究工作丰富了工具系统的设计与测量理论,提升了我国工具系统的开发能力,为KM刀柄的国产化提供了有力的技术支持。
【关键词】：高速加工 KM刀柄 关键尺寸 测量技术 测量系统分析
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG502
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 研究的背景11-15
• 1.1.1 工程背景11-15
• 1.1.2 项目背景15
• 1.2 KM工具系统15-18
• 1.2.1 KM工具系统的产生和发展15-16
• 1.2.2 KM工具系统的特点与应用16-18
• 1.3 工具系统测量技术18-24
• 1.3.1 测量理论的发展18-20
• 1.3.2 工具系统刀柄尺寸测量主要方法20-24
• 1.4 本研究的目的和主要内容24-25
• 1.4.1 研究的目的及意义24
• 1.4.2 研究的主要内容24-25
• 1.5 本章小结25-26
• 第二章 KM刀柄关键尺寸的确定26-37
• 2.1 KM刀柄的结构和工作原理26-28
• 2.1.1 KM刀柄结构26-27
• 2.1.2 KM刀柄的夹紧机构27-28
• 2.2 关于KM刀柄关键尺寸的初步判断28-31
• 2.2.1 KM刀柄标准分析28-30
• 2.2.2 KM刀柄关键尺寸的选定30-31
• 2.3 KM刀柄八项尺寸变化对工具系统定位精度的影响31-35
• 2.3.1 轴向定位精度31
• 2.3.2 周向定位精度31-32
• 2.3.3 径向定位精度32-35
• 2.4 KM刀柄尺寸对工具系统实际功能的影响35-36
• 2.4.1 钢球锁紧孔斜面的位置尺寸35
• 2.4.2 刀柄退刀面深度位置尺寸35-36
• 2.4.3 刀柄密封面深度位置尺寸36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 KM刀柄关键尺寸测量方法研究37-48
• 3.1 KM刀柄锥体尺寸测量37-42
• 3.1.1 KM刀柄锥体尺寸转换38-41
• 3.1.2 KM刀柄锥体尺寸测量方法41-42
• 3.2 KM刀柄钢球锁紧孔斜槽面的位置尺寸测量42-45
• 3.2.1 KM刀柄钢球锁紧孔斜槽面的位置尺寸计算42-43
• 3.2.2 KM刀柄钢球锁紧孔斜槽面的位置尺寸测量方法43-45
• 3.3 KM刀柄退刀面深度位置尺寸测量45-46
• 3.4 KM刀柄密封面深度位置尺寸测量46-47
• 3.5 KM工具柄检测规范47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 KM刀柄关键尺寸综合测量系统的研制48-65
• 4.1 KM刀柄关键尺寸综合测量系统功能与组成48
• 4.2 定位装置部分设计与实现48-54
• 4.2.1 刀柄定位方案49-51
• 4.2.2 刀柄各关键尺寸的自动化测量过程51-54
• 4.2.3 KM刀柄标准规54
• 4.3 测量元件部分设计与实现54-56
• 4.3.1 测量元件的选用54-56
• 4.3.2 位移传感器的定位与夹紧56
• 4.4 电控仪与输出端部分设计与实现56-59
• 4.4.1 电感测微仪57-58
• 4.4.2 数据采集及处理58-59
• 4.5 测量系统的标定59-60
• 4.6 测量系统分析60-64
• 4.6.1 分析方法介绍60-62
• 4.6.2 实验方案62-63
• 4.6.3 结果分析63-64
• 4.7 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 总结65-66
• 5.2 展望66-67
• 附录67-73
• 参考文献73-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间所取得的主要成果77

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本文编号：563359