利用轴向波纹锥套动态补偿离心膨胀高速刀柄的研究

发布时间：2023-05-21 20:24

　　高速加工工具系统是高速加工机床的重要组成部分,其中刀柄和主轴的联接性能直接影响工件的加工精度和效率。但在高转速下,由于离心膨胀量的差异导致刀柄锥面和主轴锥孔之间产生径向间隙的问题日益严重,降低了刀柄/主轴的联接性能,限制了刀柄极限转速的进一步提高。针对此问题,为提高刀柄的极限转速,设计了一种利用轴向波纹锥套动态补偿离心膨胀的高速刀柄,简称新型高速刀柄。通过理论计算及有限元仿真分析对新型高速刀柄进行了设计,并对刀柄/主轴的联接性能进行了分析,具体研究内容如下:首先,对新型高速刀柄进行了设计:对非标准件锁紧螺母及碟形弹簧进行了设计,通过有限元仿真确定了碟形弹簧的初始预紧量以及所需的预紧力;根据HSK-E63刀柄的外形尺寸,结合有限元仿真和正交试验确定了波纹锥套的主要结构参数;通过对波纹锥套与刀柄本体圆柱面的平均接触应力的分析,确定波纹锥套锥面过盈量的取值范围,确定了波纹锥套与刀柄本体的结构尺寸。其次,对新型高速刀柄/主轴的静态联接性能进行了分析;分析了其定位精度;通过有限元仿真对其在不同转速不同弯矩下的径向刚度进行了分析并与HSK-E63刀柄进行对比;分析了转速对波纹锥套径向补偿量以及锥面...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 本课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本课题主要研究内容及方法
第2章 新型高速刀柄的设计
    2.1 刀柄设计方案
        2.1.1 设计依据
        2.1.2 整体方案设计
        2.1.3 波纹锥套的补偿原理
    2.2 锁紧螺母的设计
    2.3 碟形弹簧的设计
        2.3.1 尺寸参数的确定
        2.3.2 初始预紧量的确定
    2.4 波纹锥套的设计
        2.4.1 外形尺寸的确定
        2.4.2 锥面初始过盈量的确定
        2.4.3 主要结构参数对波纹锥套性能的影响
        2.4.4 主要结构参数的确定
        2.4.5 锥面过盈量的设计
    2.5 本章小结
第3章 新型高速刀柄的静态性能分析
    3.1 有限元模型的建立
    3.2 定位精度分析
    3.3 联接刚度的分析
        3.3.1 HSK-E63刀柄径向刚度的理论分析
        3.3.2 工具系统接口径向刚度的标准化
        3.3.3 径向刚度的有限元仿真分析
    3.4 高速性能分析
        3.4.1 转速对波纹锥套径向补偿量的分析
        3.4.2 转速对锥面接触比例的影响
        3.4.3 转速对接口平均接触应力的影响
        3.4.4 极限转速的确定
    3.5 本章小结
第4章 新型高速刀柄的动态特性分析
    4.1 模态分析
        4.1.1 理论计算及分析
        4.1.2 有限元模型的建立与仿真
        4.1.3 新型高速刀柄的模态分析
        4.1.4 HSK-E63刀柄的模态分析
    4.2 刀柄的谐响应分析
        4.2.1 新型高速刀柄的谐响应分析
        4.2.2 HSK-E63的谐响应分析
    4.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3821392