液壓膨脹夾頭的靜動態(tài)特性及應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、高速切削加工是一項高新技術(shù),它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征,在航空航天業(yè)、模具工業(yè)、電子行業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用,并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。高速切削用的刀具,尤其是高速旋轉(zhuǎn)刀具,由于旋轉(zhuǎn)速度很高,無論從保證加工精度方面考慮,還是從操作安全方面考慮,對它的裝夾技術(shù)有很高的要求。彈簧夾頭、螺釘?shù)葌鹘y(tǒng)的刀具裝夾方法已經(jīng)不能滿足高速加工的需要。開發(fā)新型的刀具夾頭已成為高速切削技術(shù)的

2、一個重要的組成部分。
　　 靜壓膨脹夾頭由于具有定位精度高,使用方便,壽命長等優(yōu)點,在數(shù)控加工中心和自動化生產(chǎn)線上得到廣泛的應(yīng)用。本文通過理論分析,數(shù)值模擬和實驗數(shù)據(jù)驗證對靜壓膨脹夾頭靜、動態(tài)特性進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。研究的主要內(nèi)容和成果如下:
　　 (1)應(yīng)用流體力學(xué)和彈塑性力學(xué)理論,建立了高速狀態(tài)下刀具聯(lián)接系統(tǒng)理論分析模型,完成高速狀態(tài)下靜壓膨脹夾頭的變形及其內(nèi)部流場壓強分布理論分析。研究表明,在高速加工時,由于離心力的

3、作用,靜壓膨脹夾頭內(nèi)部流場的壓強并不處處相等。
　　 (2)對靜壓膨脹夾頭的夾持性能進(jìn)行了靜態(tài)數(shù)值模擬。利用有限元分析法對靜壓膨脹夾頭的傳遞扭矩進(jìn)行了分析并驗證了模擬結(jié)果是可靠的。揭示了夾頭的油壓、間隙、夾頭液壓油腔部分的結(jié)構(gòu)對夾頭的傳遞扭矩的影響規(guī)律。
　　 (3)研究了高速加工狀態(tài)下夾頭靜壓膨脹夾頭的夾持性能。通過流體分析軟件CFX研究了不同轉(zhuǎn)速下靜壓膨脹夾頭內(nèi)部流場的壓力分布規(guī)律,揭示了在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下時,靜壓膨脹

4、夾頭與刀具的配合間隙、轉(zhuǎn)速及液壓油的油壓對液壓夾頭夾緊性能的影響規(guī)律。研究表明,作用在靜壓膨脹夾頭內(nèi)壁的壓強隨著轉(zhuǎn)速的增加而減小,傳遞切削扭矩的能力也隨之減小,這很好地解釋了高速加工時靜壓膨脹夾頭夾持失效的因為。
　　 (4)夾頭的徑向夾持剛度對加工的表面質(zhì)量以及夾頭刀具的整體震動都有著重要的影響,分析各個因素對徑向加持剛度的影響,取得合理參數(shù)優(yōu)化靜壓膨脹夾頭的加工性能。本文分析了夾頭刀具的配合間隙、不同油腔凸起長度、不同油壓以