新型高速双面锁紧刀柄系统性能研究

发布时间：2016-11-22 11:45

  本文关键词：典型机械结合面动态特性及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

《北京工业大学》 2012年

新型高速双面锁紧刀柄系统性能研究

褚洪可  

【摘要】：高速加工是近年来发展起来的高新制造技术之一，实施高速加工可以大幅度提高加工效率、减小切削力和切削温度、提高刀具耐用度和加工表面质量。在高转速工况下，主轴与刀柄联接系统是机床中最薄弱的环节之一，，其联接性能直接影响和制约着高速加工的质量和效率，其研究受到国内外学者的高度关注。高速精密双面锁紧BTF刀柄是应用于高速加工的新型刀柄，该刀柄系统采用与国内主流加工中心的主轴端面结构一致的BT结构，具有很好的兼容性、适用性和通用性，因此对BTF刀柄结构和联接性能的研究具有重要理论意义和广阔的工程应用前景。 本文在国内外新型刀柄系统结构分析的基础上，借鉴机械结合面建模与参数辨识理论方法，研究了BTF刀柄的结构和联接性能，主要内容为： (1)深入地分析了新型高速精密双面锁紧BTF刀柄的结构特征及工作机理，通过和传统的BT工具系统的比较，论述了其独特结构的优越性能，为正确建立数值模拟模型提供理论依据。 (2)通过建立简化的BTF刀柄力学模型，分析其力学特性。研究表明增大端面轴向应力可以增加BTF刀柄对弯曲载荷的承载能力；而高速状态下，BTF刀柄-主轴锥形结合面处由于离心力会出现喇叭口状间隙，并在锥柄小直径端出现集中应力，这些特征将会影响其联接性能。 (3)建立了BTF刀柄-主轴系统有限元接触模型，分析其结合面应力应变分布规律，发现增大拉刀力可以增大锥面接触率，减小刀尖点受载时的位移，但同时会引起较大的接触应力。进一步分析碟簧刚度对联接性能的影响，确定碟簧刚度为1.2KN/mm。同时对BT刀柄进行了对比分析，对比其接触率、接触应力分布规律和刀尖点位移，验证了BTF刀柄性能的优越性。 (4)推导了刀柄-主轴结合部特征参数的频响函数辨识方法，并以BTF40刀柄-主轴结合部的特征参数辨识为应用实例，获得了结合部的特征参数。利用有限元软件对结合部进行精确建模，获得仿真模型的固有频率和频响函数，验证了结合部模型的准确性。 (5)基于ANSYS二次开发BTF刀柄-主轴联接性能分析系统，为快速仿真分析BTF刀柄的动静态特性提供平台，对高速加工生产中正确使用BTF刀柄具有重要的支撑作用。 对BTF刀柄结构原理和联接性能进行系统的研究，有助于提升我国高速加工工具系统的研发能力，缩小我国与工业发达国家在高速加工工具系统研究方面的差距，为高速加工工具系统的制造和使用提供有力的技术支撑。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG71
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王树林,王贵成,王柱;HSK工具系统标准分析[J];工具技术;2003年02期

2 张松,艾兴,刘战强,唐委校;7:24主轴/刀柄联接非均匀应力场的有限元分析[J];工具技术;2003年07期

3 王树林,王贵成,梁彦学,韩继光;高速加工工具系统动平衡精度等级的确定原则[J];工具技术;2004年09期

4 浦洪良,王树林,王贵成,梁彦学;HSK刀柄锥面过盈配合的可靠性分析[J];工具技术;2005年07期

5 李光辉,冯平法;HSK刀柄与主轴联结性能的有限元分析[J];工具技术;2005年09期

6 王家华;王贵成;吴卫国;薛宏丽;;KM刀柄/主轴锥面连接的有限元分析[J];工具技术;2007年02期

7 王树林;娄桦;王艳彩;;HSK主轴/刀柄接口的精度设计[J];工具技术;2008年07期

8 房健;王贵成;宋志鹏;刘钢;;高速加工用KM刀柄/主轴的联结特性及数值模拟[J];工具技术;2009年02期

9 沈春根;王贵成;吴卫国;;HSK刀柄/刀具联接方式对结构模态影响的研究[J];工具技术;2009年11期

10 聂文武;王贵成;沈春根;宋志鹏;刘钢;;HSK薄盘类工具系统的试验模态分析[J];工具技术;2010年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 赵霞;接触问题的有限元法分析及其工程应用[D];辽宁工程技术大学;2007年

2 薛宏丽;BIG-PLUS工具系统的动态特性及其数值模拟[D];江苏大学;2007年

3 王松涛;典型机械结合面动态特性及其应用研究[D];昆明理工大学;2008年

4 王健;高速电主轴设计及主轴/刀柄接口联接特性分析[D];哈尔滨工业大学;2009年

5 肖毅川;考虑结合面特性的多段梁结构动态特性的研究[D];北京工业大学;2010年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 姜香梅;;淬硬模具钢的高速铣削加工[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年01期

2 李彬彬;王社良;苏三庆;;多种因素耦合作用下的大体积混凝土温度应力仿真分析[J];安徽建筑;2009年04期

3 蒋鑫;邱延峻;凌建明;;强度折减法软件在评价边坡稳定性上之比较[J];地下空间与工程学报;2008年02期

4 刘超;艾兴;刘战强;万熠;;涂层刀具高速铣削高温合金GH2132磨损形态及磨损机理[J];北京工业大学学报;2010年12期

5 郭铁能;戎伟;刘志峰;李富平;杨文通;董湘敏;;大功率大扭矩的摆角铣头热特性分析[J];北京工业大学学报;2011年05期

6 辛民;解丽静;王西彬;石文天;杨洪建;;高速铣削高强高硬钢加工表面硬化实验[J];北京理工大学学报;2010年02期

7 吴玉明;;论工艺热变形对加工精度的影响及所采取的措施[J];长春理工大学学报(高教版);2008年03期

8 胡东;杨杰;;一种应用于弹塑性结构重分析的快速计算方法[J];重庆理工大学学报(自然科学版);2011年03期

9 赵时璐;张钧;刘常升;;涂层刀具的切削性能及其应用动态[J];材料导报;2008年11期

10 颜培;邓建新;连云崧;赵军;陈振;;沉积时间对ZrTiN涂层微观结构及性能的影响[J];材料工程;2012年05期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 何庆;桂贵生;仓公林;;HSM机床选配性分析[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

2 张冲;汪方宝;;高效数控加工技术应用研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

3 许凌云;;高速切削加工技术及应用[A];“绿色制造 质量管理”——海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会2011年会论文集[C];2011年

4 肖军民;;3Cr2Mo模具钢高速铣削力数学模型的研究[A];首届珠中江科协论坛论文集[C];2011年

5 徐锋;朱建军;臧小俊;吴欣;左敦稳;;雷达关键零件铣削参数优化及其数据库建设的关键技术[A];中国电子学会电子机械工程分会2009年机械电子学学术会议论文集[C];2009年

6 邵继超;;大中型中空薄壁零件加工技术研究[A];2010年“航空航天先进制造技术”学术交流论文集[C];2010年

7 李道国;;高速加工技术及其在汽车制造业中的应用[A];2009年促进中部崛起专家论坛暨第五届湖北科技论坛——装备制造产业发展论坛论文集（上）[C];2009年

8 聂鑫;马艳;樊健生;;大型煤气柜的风载稳定性分析[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年

9 梁彦学;高锋;;我国高速加工技术现状及发展趋势[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年

10 艾兴;;坚持自主创新,发展和应用高效切削加工技术,提升加工制造水平[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张忠;固体炸药冲击起爆的物质点法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 陈奇;基于分形理论的汽车变速箱齿轮接触强度研究[D];合肥工业大学;2010年

3 魏要强;基于空运行激励的数控机床结构实验模态分析新方法[D];华中科技大学;2010年

4 乔华;Arlequin构架下结构多尺度数值模拟[D];浙江大学;2011年

5 宋新玉;镍基合金Inconel 718高速切削刀具磨损机理研究[D];山东大学;2010年

6 闫光亚;永磁直线同步电机自抗扰控制系统及实验研究[D];华中科技大学;2011年

7 沈春根;高速加工工具系统的动力学特性及应用基础研究[D];江苏大学;2011年

8 刘钦;炭质页岩隧道软弱破碎围岩大变形机理与控制对策及其应用研究[D];山东大学;2011年

9 乔阳;高效切削粉末冶金高温合金的加工性研究[D];山东大学;2011年

10 李月恩;模具钢高速球头铣削加工表面质量的研究[D];山东大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 柯烈强;航空框类结构件铣削加工残余应力抑制策略研究[D];安徽工程大学;2010年

2 陈建伟;松软煤层回采工作面前方煤体应力分布及位移变化特征[D];河南理工大学;2010年

3 王秀丽;基于行人小腿保护的汽车保险杠改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 吕蔚;灰场挡水坝排洪系统的研究与应用[D];大连理工大学;2010年

5 胡培;切削过程中工件材料绝热剪切敏感性研究[D];大连理工大学;2010年

6 黎险峰;淬硬模具钢高速切削的试验研究[D];大连理工大学;2010年

7 姚志强;超长汽轮机叶片高速铣削加工策略的研究[D];苏州大学;2010年

8 唐艳玲;等温淬火球墨铸铁铣削性能研究[D];苏州大学;2010年

9 孙德洋;大口径直缝焊管成型工艺研究[D];天津理工大学;2010年

10 杨大卫;切向车铣运动建模及理论表面粗糙度的研究[D];沈阳理工大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵杰,常俊英,陈家庆;ANSYS在求解带摩擦接触问题中的应用[J];北京石油化工学院学报;2003年04期

2 刘学杰;高速切削及主要相关技术[J];包头钢铁学院学报;1998年01期

3 马国华,胡桂兰;滚动轴承弹性接触问题的数值计算[J];轴承;2005年01期

4 黄亚玲;秦大同;罗同云;龚为伦;;基于ANSYS的斜齿轮接触非线性有限元分析[J];四川兵工学报;2006年04期

5 陈万吉,胡志强;三维摩擦接触问题算法精度和收敛性研究[J];大连理工大学学报;2003年05期

6 郭小明,赵惠麟;工程结构接触问题的研究及进展[J];东南大学学报(自然科学版);2003年05期

7 李小雷,童水光;高速切削刀具系统固有特性和动态响应分析[J];工程设计学报;2004年05期

8 黄树涛,贾春德,于骏一;两面夹紧刀柄的结构及特点[J];工具技术;2000年12期

9 刘战强,艾兴;高速切削刀具的发展现状[J];工具技术;2001年03期

10 张铁铭;HSK工具锥柄的检测与动平衡[J];工具技术;2001年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 洪福昌;数控机床结合面特性参数的识别研究及其应用软件开发[D];北京工业大学;2000年

2 王海滨;机床结合面实验设计及有限元建模的研究[D];北京工业大学;2001年

3 李天华;高速切削中刀具联接系统应力变形分析[D];大连理工大学;2003年

4 李爱民;三维弹性接触问题的数值模拟技术及其应用研究[D];西北工业大学;2004年

5 张威;数控机床结合面参数实验识别及其主结构动态优化[D];北京工业大学;2006年

6 许敏;机床固定结合面动态与热态特性分析[D];东南大学;2006年

7 陈宗帖;基于ANSYS的磨床参数化分析系统[D];广西大学;2007年

8 董金城;粉末冶金材料结合面特征参数识别与研究[D];北京工业大学;2008年

9 王永宾;电主轴综合性能测试与评价系统的研究[D];北京工业大学;2009年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈健;张海岩;;高速加工中的高精度刀柄选择[J];航空制造技术;2006年07期

2 刘献礼;丁云鹏;;数控工具系统(下)[J];金属加工(冷加工);2011年12期

3 Jochen Ehmer;;选用正确刀柄是控制成本的关键[J];现代制造;2008年16期

4 章宗城;;刀柄系统的分类与选择[J];金属加工(冷加工);2010年01期

5 刘利;;数控机床刀柄新结构四则[J];机械制造;1988年12期

6 沈健;张海岩;;静压膨胀式刀柄、应力锁紧式刀柄和热装式刀柄的性能比较[J];工具技术;2005年12期

7 李自光;;用液压法取出折断钻头[J];现代机械;1985年03期

8 张勇;赵倩;姜丰裕;;高速切削加工中刀柄的应用[J];模具制造;2006年11期

9 Mable;GT;;煮什么菜就要用什么刀[J];上海调味品;2009年04期

10 王树林,王贵成,梁彦学,赵海波;HSK工具系统的力学模型及其应用[J];农业机械学报;2003年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 石永士;王素芳;;试论“■”字刀化的几个问题[A];中国钱币论文集[C];1985年

2 张弛;;尖首刀若干问题初探[A];中国钱币论文集（第三辑）[C];1998年

3 丁宏刚;;数控铣精确几何仿真技术研究与应用[A];第二届中国航空学会青年科技论坛文集[C];2006年

4 王新平;阚卫军;;盲管创损伤程度鉴定1例[A];中国法医学会法医临床学学术研讨会论文集[C];2005年

5 高志刚;;中国针刀医学系列“套管针刀”[A];全国第六届骨科微创手术与多种针刀手术学术会议论文集[C];2008年

6 刘俊普;;数控机床主轴的维修[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

7 周如华;周钱颖;;DNA技术吴江“9·20”特大抢劫杀人案件中的运用[A];全国第七次法医学术交流会论文摘要集[C];2004年

8 艾兴;;坚持自主创新,发展和应用高效切削加工技术,提升加工制造水平[A];2006年中国机械工程学会年会暨中国工程院机械与运载工程学部首届年会论文集[C];2006年

9 高志刚;;中国针刀医学系列“套管针刀”[A];全国第二届颈、肩、腰腿痛暨软组织损伤学术会议论文集[C];2008年

10 高志刚;;中国针刀医学系列“套管针刀”[A];第五届整脊医学学术会议论文集[C];2009年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 张培元;[N];中国经济时报;2005年

2 孙长红;[N];中国工业报;2011年

3 郝东凯 本报记者 张彬生 薛婧;[N];黑龙江日报;2005年

4 梁学义;[N];中国商报;2004年

5 舒 云;[N];中国商报;2005年

6 赵郑;[N];医药经济报;2008年

7 本报记者 孙昕　通讯员 尚桂汝;[N];淄博日报;2010年

8 本报记者 张君　通讯员 张子荣 谢清志;[N];邯郸日报;2011年

9 ;[N];光明日报;2006年

10 中国红;[N];中国现代企业报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前6条

1 沈春根;高速加工工具系统的动力学特性及应用基础研究[D];江苏大学;2011年

2 姜华;高速精密卧式加工中心开发的关键技术研究[D];四川大学;2007年

3 唐委校;高速切削稳定性及其动态优化研究[D];山东大学;2005年

4 刘峰;基于粘度可控水基润滑液的高速陶瓷滑动轴承主轴设计[D];天津大学;2010年

5 梁良;面向绿色切削的热管刀具散热性能研究[D];华南理工大学;2011年

6 宋刚;连续墙铣槽机铣轮优化设计试验研究[D];中国地质大学（北京）;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 褚洪可;新型高速双面锁紧刀柄系统性能研究[D];北京工业大学;2012年

2 刘新宇;高速双面锁紧刀柄结合部参数辨识研究与应用[D];北京工业大学;2012年

3 李涛;高速切削工具系统基础特性研究[D];重庆理工大学;2010年

4 李天华;高速切削中刀具联接系统应力变形分析[D];大连理工大学;2003年

5 龚玉梅;高速加工工具系统研究[D];天津大学;2008年

6 路广;高速切削HSK刀具系统的数值模拟与可靠性研究[D];合肥工业大学;2009年

7 施东兴;高速加工中心主轴—工具系统联接特性研究[D];兰州理工大学;2012年

8 娄桦;HSK工具系统的精度设计与结构优化[D];江苏大学;2008年

9 陈峙;基于Web的计算机辅助刀具选配及其管理系统[D];太原科技大学;2008年

10 李晓东;基于NX的三维数控CAPP系统的研究与应用[D];山东理工大学;2009年

  本文关键词：典型机械结合面动态特性及其应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：185674