离心膨胀动态补偿高速工具系统的研究

发布时间：2017-10-21 03:43

  本文关键词：离心膨胀动态补偿高速工具系统的研究

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【摘要】：高速加工工具系统是实现高速加工的关键环节,其性能直接影响高速加工的质量、效率和可靠性。现有高速工具系统随着转速的进一步提高,会因离心膨胀导致刀柄/主轴接口锥面径向分离,制约了工具系统极限转速的提高,降低了刀柄/主轴接口的联接可靠性。针对此问题,本文设计了一种具有离心膨胀动态补偿功能的新型工具系统,并利用理论和有限元方法对该工具系统的接口联接性能以及补偿系统对主轴部件动静态性能的影响进行了研究。具体内容包括:确定了离心膨胀动态补偿工具系统的整体结构;通过理论计算和有限元分析对动态补偿系统中的离心动力缸和膨胀套等关键零部件进行了结构设计。根据弹性力学理论建立了刀柄/主轴接口的分析模型,对刀柄/主轴接口的联接性能进行了理论分析;利用有限元分析确定了离心膨胀动态补偿工具系统的极限转速。分析了动态补偿系统对主轴部件动静态特性的影响关系。确定了主轴部件的静刚度、固有频率及模态振型的变化情况;对主轴部件的振动特性进行了ANSYS与ADAMS的联合仿真分析,确定了活塞振子、液体阻尼对主轴部件振动特性的影响规律。对主轴部件动平衡特性进行了理论分析,基于动平衡要求确定了离心动力缸的活塞预压缩量。本文研究成果可以为新型高速工具系统的开发设计提供一定参考。
【关键词】：高速加工 工具系统 刀柄/主轴接口 动静态特性 有限元法
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG502
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题研究的背景及意义10-13
• 1.2 高速加工工具系统的研究现状13-14
• 1.2.1 国外研究现状13-14
• 1.2.2 国内研究现状14
• 1.3 本文主要研究内容14-16
• 第2章 离心膨胀动态补偿系统的结构设计16-30
• 2.1 离心膨胀动态补偿系统的结构16-17
• 2.2 离心动力缸组件的结构设计17-20
• 2.2.1 活塞高度的确定17-18
• 2.2.2 活塞直径的确定18
• 2.2.3 离心动力缸缸体的设计18-19
• 2.2.4 离心动力缸的安装及油路设计19-20
• 2.3 膨胀套的结构设计20-26
• 2.3.1 膨胀套的结构20-21
• 2.3.2 膨胀套轴向尺寸的确定21-22
• 2.3.3 膨胀套径向尺寸的确定22-24
• 2.3.4 膨胀套与主轴配合过盈量的确定24-25
• 2.3.5 膨胀套的装配25-26
• 2.4 离心膨胀动态补偿主轴部件的结构26-29
• 2.4.1 主轴部件支撑跨距的计算26-28
• 2.4.2 主轴部件的性能要求28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 离心膨胀动态补偿工具系统的性能分析30-56
• 3.1 工具系统接口变形的理论分析30-33
• 3.2 工具系统接口有限元模型的建立33-35
• 3.3 工具系统接口联接状态分析35-40
• 3.3.1 接口锥面径向间隙分析35-38
• 3.3.2 接口锥面接触应力分析38-39
• 3.3.3 接口端面接触应力分析39-40
• 3.4 工具系统接口极限转速的确定40-42
• 3.5 工具系统接口联接刚度分析42-47
• 3.5.1 接口径向变形分析42-44
• 3.5.2 接口标准径向刚度的定义44-45
• 3.5.3 接口径向刚度的计算分析45-47
• 3.6 离心膨胀动态补偿主轴部件的静刚度分析47-55
• 3.6.1 结构线性静力分析的理论基础47-48
• 3.6.2 典型工艺参数下切削力的计算48-49
• 3.6.3 轴承的选择及刚度计算49-51
• 3.6.4 主轴部件径向刚度的有限元分析51-55
• 3.7 本章小结55-56
• 第4章 离心膨胀动态补偿主轴部件的动态特性分析56-68
• 4.1 主轴部件的动力学性能分析56-61
• 4.1.1 主轴部件的模态分析56-58
• 4.1.2 主轴部件的模态提取58-61
• 4.2 主轴部件的振动特性分析61-65
• 4.2.1 活塞振子对主轴部件振动特性的影响61-63
• 4.2.2 液体阻尼对主轴部件振动特性的影响63-64
• 4.2.3 活塞振动对动态补偿性能的影响64-65
• 4.3 主轴部件的动平衡特性分析65-67
• 4.4 本章小结67-68
• 结论68-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73
• 致谢73-74
• 作者简介74

【参考文献】

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本文编号：1071107