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  本文關鍵詞：典型機械結合面動態(tài)特性及其應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《北京工業(yè)大學》 2012年

新型高速雙面鎖緊刀柄系統(tǒng)性能研究

褚洪可  

【摘要】：高速加工是近年來發(fā)展起來的高新制造技術之一，實施高速加工可以大幅度提高加工效率、減小切削力和切削溫度、提高刀具耐用度和加工表面質量。在高轉速工況下，主軸與刀柄聯接系統(tǒng)是機床中最薄弱的環(huán)節(jié)之一，，其聯接性能直接影響和制約著高速加工的質量和效率，其研究受到國內外學者的高度關注。高速精密雙面鎖緊BTF刀柄是應用于高速加工的新型刀柄，該刀柄系統(tǒng)采用與國內主流加工中心的主軸端面結構一致的BT結構，具有很好的兼容性、適用性和通用性，因此對BTF刀柄結構和聯接性能的研究具有重要理論意義和廣闊的工程應用前景。 本文在國內外新型刀柄系統(tǒng)結構分析的基礎上，借鑒機械結合面建模與參數辨識理論方法，研究了BTF刀柄的結構和聯接性能，主要內容為： (1)深入地分析了新型高速精密雙面鎖緊BTF刀柄的結構特征及工作機理，通過和傳統(tǒng)的BT工具系統(tǒng)的比較，論述了其獨特結構的優(yōu)越性能，為正確建立數值模擬模型提供理論依據。 (2)通過建立簡化的BTF刀柄力學模型，分析其力學特性。研究表明增大端面軸向應力可以增加BTF刀柄對彎曲載荷的承載能力；而高速狀態(tài)下，BTF刀柄-主軸錐形結合面處由于離心力會出現喇叭口狀間隙，并在錐柄小直徑端出現集中應力，這些特征將會影響其聯接性能。 (3)建立了BTF刀柄-主軸系統(tǒng)有限元接觸模型，分析其結合面應力應變分布規(guī)律，發(fā)現增大拉刀力可以增大錐面接觸率，減小刀尖點受載時的位移，但同時會引起較大的接觸應力。進一步分析碟簧剛度對聯接性能的影響，確定碟簧剛度為1.2KN/mm。同時對BT刀柄進行了對比分析，對比其接觸率、接觸應力分布規(guī)律和刀尖點位移，驗證了BTF刀柄性能的優(yōu)越性。 (4)推導了刀柄-主軸結合部特征參數的頻響函數辨識方法，并以BTF40刀柄-主軸結合部的特征參數辨識為應用實例，獲得了結合部的特征參數。利用有限元軟件對結合部進行精確建模，獲得仿真模型的固有頻率和頻響函數，驗證了結合部模型的準確性。 (5)基于ANSYS二次開發(fā)BTF刀柄-主軸聯接性能分析系統(tǒng)，為快速仿真分析BTF刀柄的動靜態(tài)特性提供平臺，對高速加工生產中正確使用BTF刀柄具有重要的支撐作用。 對BTF刀柄結構原理和聯接性能進行系統(tǒng)的研究，有助于提升我國高速加工工具系統(tǒng)的研發(fā)能力，縮小我國與工業(yè)發(fā)達國家在高速加工工具系統(tǒng)研究方面的差距，為高速加工工具系統(tǒng)的制造和使用提供有力的技術支撐。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TG71
【目錄】：

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