本文選題：數(shù)控機(jī)床 + 夾緊系統(tǒng)　； 參考：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：數(shù)控加工機(jī)床的快速發(fā)展,對(duì)工具系統(tǒng)性能提出了更嚴(yán)格的要求。數(shù)控機(jī)床工具夾緊系統(tǒng)作為機(jī)床主軸與刀柄的重要聯(lián)接環(huán)節(jié),影響著聯(lián)接的可靠性,進(jìn)而影響加工質(zhì)量、加工效率和刀具壽命。研究數(shù)控機(jī)床工具夾緊系統(tǒng)基礎(chǔ)共性技術(shù),分析夾緊力的產(chǎn)生、放大、傳遞以及夾緊系統(tǒng)對(duì)工具系統(tǒng)性能的影響因素及其變化規(guī)律,有助于開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高性能數(shù)控機(jī)床刀具夾緊系統(tǒng),確保高速加工的安全性。在理論分析的基礎(chǔ)上,使用有限元數(shù)值模擬方法結(jié)合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,對(duì)數(shù)控機(jī)床刀具夾緊系統(tǒng)基礎(chǔ)共性技術(shù)系統(tǒng)的研究。分析了夾緊機(jī)構(gòu)的基本特性以及對(duì)工具系統(tǒng)使用性能的影響,提出了刀柄端面夾緊力測(cè)量方法。本論文的主要工作和研究成果為:(1)分析了典型的刀柄夾緊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn),研究了夾緊機(jī)構(gòu)力的產(chǎn)生和傳遞方式,分析了夾緊力的放大方式并確定了其放大倍數(shù),研究表明外漲式夾緊機(jī)構(gòu)更適用于高速切削。(2)基于接觸分析方法,建立了不同工具系統(tǒng)的接觸分析模型,分析了夾緊力對(duì)BT刀柄、HSK刀柄接觸間隙、接觸應(yīng)力的影響。得到了夾緊力對(duì)刀柄端面接觸應(yīng)力、錐面接觸間隙、接觸面的最大接觸應(yīng)力及非接觸區(qū)域的影響規(guī)律,夾緊力應(yīng)控制在合理的范圍內(nèi)。(3)研究了夾緊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和夾緊力大小對(duì)工具系統(tǒng)使用性能的影響,具有端面定位的工具系統(tǒng)定位精度和聯(lián)接剛度較為優(yōu)異。得出了夾緊力對(duì)工具系統(tǒng)聯(lián)接剛度及極限載荷影響規(guī)律。必須選擇合適的夾緊系統(tǒng)及合理的夾緊力,保證工具系統(tǒng)優(yōu)異的聯(lián)接性能。(4)針對(duì)HSK刀柄夾緊力放大倍數(shù),確定了力的控制方法,指出最大影響因素是夾緊機(jī)構(gòu)斜楔表面的摩擦系數(shù),得出了楔角最佳取值范圍。(5)開發(fā)出一種HSK刀柄端面夾緊力測(cè)量機(jī)構(gòu)。通過(guò)分析國(guó)外夾緊力測(cè)量裝置的工作原理,對(duì)接觸面壓力測(cè)量方法也進(jìn)行了相應(yīng)的研究,進(jìn)而提出了一種HSK刀柄端面夾緊力測(cè)量機(jī)構(gòu),解決了刀柄端面夾緊力測(cè)量的難題,為高速加工的安全性提供了技術(shù)支撐。
[Abstract]:With the rapid development of NC machine tools, more stringent requirements are put forward for the performance of tool systems. The tool clamping system of NC machine tool is an important link between the spindle and the handle of the machine tool, which affects the reliability of the connection, and then affects the machining quality, machining efficiency and tool life. The basic common technology of tool clamping system of NC machine tool is studied, and the factors affecting the performance of tool system are analyzed, such as the generation, amplification, transfer of clamping force, and the change law of clamping system. It is helpful to develop a high performance NC machine tool clamping system with independent intellectual property rights and ensure the safety of high speed machining. On the basis of theoretical analysis, the basic common technology system of NC machine tool clamping system is studied by using finite element numerical simulation method combined with experimental verification. The basic characteristics of the clamping mechanism and its influence on the performance of the tool system are analyzed, and the method of measuring the clamping force on the end face of the tool holder is put forward. The main work and research result of this paper is: (1) analyzing the structural characteristics of typical clamping system with knife handle, studying the generation and transmission of clamping mechanism force, analyzing the amplification mode of clamping force and determining its magnification. Based on the contact analysis method, the contact analysis models of different tool systems are established, and the influence of clamping force on the contact clearance and contact stress of the HSK cutter handle is analyzed. The influence of clamping force on the contact stress, cone contact clearance, maximum contact stress and non-contact area of the cutter shank is obtained. The influence of the structure of the clamping system and the size of the clamping force on the performance of the tool system is studied. The positioning accuracy and the connection stiffness of the tool system with end positioning are excellent. The influence of clamping force on coupling stiffness and ultimate load of tool system is obtained. A suitable clamping system and a reasonable clamping force must be selected to ensure the excellent coupling performance of the tool system. (4) according to the magnification of the clamping force of the HSK tool handle, the control method of the force is determined. It is pointed out that the biggest influence factor is the friction coefficient on the wedge surface of the clamping mechanism, and the optimum range of wedge angle is obtained. 5) A kind of measuring mechanism for the clamping force on the end face of the HSK cutter shank is developed. Based on the analysis of the working principle of foreign clamping force measuring devices and the corresponding research on the pressure measurement method of contact surface, a kind of measuring mechanism of clamping force on the end face of HSK cutter handle is put forward, which solves the difficult problem of measuring clamping force on the end face of cutter handle. It provides technical support for the safety of high-speed machining.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG659

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本文編號(hào)：2029174