機(jī)床工具系統(tǒng)模塊化夾緊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、現(xiàn)代機(jī)床的高速加工技術(shù)作為目前發(fā)展最快、應(yīng)用領(lǐng)域最廣、最具經(jīng)濟(jì)效益的先進(jìn)制造技術(shù)，對(duì)機(jī)床工具的切削性能、工具系統(tǒng)的聯(lián)接性能提出了更高的要求。機(jī)床工具系統(tǒng)中，夾緊機(jī)構(gòu)作為主軸/工具聯(lián)接系統(tǒng)中的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣決定了工具與主軸聯(lián)接的可靠性，同時(shí)影響著工具系統(tǒng)有效剛度。因此研究影響夾緊機(jī)構(gòu)性能的主要因素及變化規(guī)律，設(shè)計(jì)合適的夾緊機(jī)構(gòu)，對(duì)機(jī)床高速加工應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展具有重要的理論意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文在系統(tǒng)分析了模塊化夾緊

2、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與組成之后，通過理論建模與數(shù)值仿真技術(shù)，對(duì)影響夾緊機(jī)構(gòu)性能的主要因素及其變化規(guī)律做了深入的研究，并討論了其對(duì)于機(jī)床工具系統(tǒng)性能的影響。本文的主要研究成果與結(jié)論如下:
　　(1)分析、比較了兩種常用夾緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及其性能特性，詳細(xì)分析了模塊化夾緊機(jī)構(gòu)中各組成裝置的功能特點(diǎn)，研究了夾緊機(jī)構(gòu)不同的控制及夾緊力放大方式，研究了整個(gè)模塊化裝置的夾緊/松刀方式及夾緊力的傳遞過程，提出了夾緊機(jī)構(gòu)夾緊力的檢測(cè)方法，指出了夾緊機(jī)構(gòu)使用

3、中易出現(xiàn)的故障形式、原因及解決辦法。
　　(2)基于接觸分析方法理論，分析了夾緊機(jī)構(gòu)中存在的接觸問題，并結(jié)合接觸模型中涉及的各部分之間的相互作用、邊界條件等非線性因素，建立了整個(gè)夾緊機(jī)構(gòu)的接觸模型。
　　(3)針對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)中夾緊力的傳遞及應(yīng)力、應(yīng)變等，對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)做了全面的非線性有限元分析，論證了懸掛式斜楔夾緊機(jī)構(gòu)優(yōu)異的夾緊力放大效果，對(duì)比分析了夾緊機(jī)構(gòu)中夾緊性能的影響條件，指出摩擦條件是夾緊機(jī)構(gòu)夾緊性能的最主要影響因素，并確

4、定最大接觸應(yīng)力發(fā)生在夾緊機(jī)構(gòu)拉爪上，優(yōu)化了夾緊機(jī)構(gòu)斜楔面的夾角選取范圍，揭示了夾緊機(jī)構(gòu)在高速加工下夾緊力呈二次方增加的變化規(guī)律。
　　(4)建立了不同夾緊狀態(tài)的工具系統(tǒng)模型，計(jì)算分析了夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工具系統(tǒng)定位精度的影響，指出在夾緊機(jī)構(gòu)滿足了工具系統(tǒng)的最低夾緊力要求下，保證了工具刀柄的端面與錐面同時(shí)定位夾緊，使之獲得較高的定位精度。但分析表明，工具系統(tǒng)的定位精度主要由接觸端面保證，一味的增大刀柄與主軸錐面之間的過盈量，或增大夾緊機(jī)構(gòu)夾

5、緊力并不能有效提高其定位精度。
　　(5)研究了夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工具系統(tǒng)聯(lián)接剛度的影響，結(jié)果表明，HSK新型工具系統(tǒng)相比較于其它工具系統(tǒng)，其優(yōu)秀的聯(lián)接剛度特性是由增加的端面接觸決定的，同時(shí)性能優(yōu)異的夾緊機(jī)構(gòu)提高了名義極限載荷，使工具系統(tǒng)能夠應(yīng)用于更多重載場(chǎng)合。因此必須選擇合適結(jié)構(gòu)的夾緊機(jī)構(gòu)，確保夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工具系統(tǒng)端面的可靠夾緊。
　　本論文的研究成果豐富了數(shù)控機(jī)床工具系統(tǒng)的夾緊機(jī)構(gòu)在工程實(shí)際應(yīng)用中的評(píng)論方法，對(duì)未來新型工具系統(tǒng)開發(fā)