高速機(jī)床接口的可靠性技術(shù)研究.pdf

1、高速加工技術(shù)作為當(dāng)今制造業(yè)四大先進(jìn)制造技術(shù)之一，是目前最具有使用價(jià)值且應(yīng)用最為廣泛的先進(jìn)加工技術(shù)，極大地促進(jìn)航天航空業(yè)、汽車制造業(yè)和軍工業(yè)等重要工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。高速刀柄與主軸聯(lián)接的可靠性直接決定加工精度與零件表面質(zhì)量、高速機(jī)床及工具系統(tǒng)的使用壽命、加工的經(jīng)濟(jì)成本與安全性等。如何科學(xué)合理地評(píng)價(jià)高速刀柄/主軸聯(lián)接的可靠性對(duì)充分發(fā)揮其優(yōu)異的加工性能，保證高速加工的安全性具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　本論文通過(guò)理論分析和有限元數(shù)值模

2、擬等研究方法對(duì)高速刀柄/主軸聯(lián)接的可靠性進(jìn)行系統(tǒng)地研究。本論文全文共有六章：第一章緒論，第二章高速刀柄/主軸聯(lián)接特點(diǎn)與可靠性理論基礎(chǔ)，第三章高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性模型，第四章高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性的數(shù)值模擬及可靠性分析，第五章高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性評(píng)價(jià)，第六章研究結(jié)論與展望。本研究的主要工作和成果為：
　　（1）通過(guò)彈塑性力學(xué)理論建立HSK刀柄與主軸聯(lián)接的力學(xué)模型，應(yīng)用可靠性理論中的應(yīng)力-強(qiáng)度干涉理論分別建立高速刀柄/主軸錐

3、面聯(lián)接強(qiáng)度可靠性模型、疲勞強(qiáng)度可靠性模型，并通過(guò)概率密度函數(shù)分析法給出高速刀柄/主軸可靠度計(jì)算公式。基于高速刀柄/主軸聯(lián)接的功能，建立了傳遞扭矩可靠性模型、端面定位可靠性模型，部分研究成果已應(yīng)用于精密工具產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)：主軸-刀柄聯(lián)接可靠性評(píng)價(jià)方法（GLB/T0013-2015）。研究工作為提高高速刀柄在初始設(shè)計(jì)階段可靠性提供理論依據(jù)。
　?。?）基于蒙特卡洛法通過(guò)有限元法對(duì)高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性進(jìn)行數(shù)值模擬，對(duì)高速刀

4、柄/主軸錐面聯(lián)接強(qiáng)度可靠性、傳遞扭矩可靠性、端面定位和疲勞強(qiáng)度可靠性進(jìn)行分析，并揭示過(guò)盈量、夾緊力和轉(zhuǎn)速這三個(gè)影響因素之間相互影響規(guī)律。研究結(jié)果為提高高速刀柄/主軸聯(lián)接可靠性提供技術(shù)支撐。
　?。?）應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論，探討了建立高速刀柄/主軸聯(lián)接模糊可靠性模型的必要性，通過(guò)半梯形與梯形隸屬函數(shù)建立高速刀柄/主軸聯(lián)接模糊可靠性數(shù)學(xué)模型并給出相關(guān)公式。研究方法和結(jié)果為更加科學(xué)地評(píng)價(jià)刀柄的可靠性提供新的思路。
　　（4）引入固有可

5、靠度和現(xiàn)場(chǎng)可靠度概念，給出相關(guān)公式并通過(guò)實(shí)例應(yīng)用計(jì)算出不同工況下的高速刀柄/主軸固有可靠度和現(xiàn)場(chǎng)可靠度，并指出現(xiàn)場(chǎng)可靠度低于固有可靠度，這就要求我們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)中使用高速刀柄時(shí)要減小外界影響因素。研究結(jié)果為科學(xué)地指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)加工，提高高速刀柄可靠性提供一定的參考意義。
　　本課題研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（高檔數(shù)控機(jī)床主軸/刀具接口設(shè)計(jì)理論與檢測(cè)技術(shù)研究(51275217)）和國(guó)家重大科技專項(xiàng)（高性能數(shù)控刀具性能測(cè)試與檢測(cè)技術(shù)平臺(tái)