HSK熱裝工具系統(tǒng)熱變形及其性能的研究.pdf

1、高速切削加工技術(shù)以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征,在現(xiàn)代制造技術(shù)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,它與精密加工、高能束加工、柔性自動(dòng)化加工一起,構(gòu)成了當(dāng)今機(jī)械制造中的四大先進(jìn)制造技術(shù)。工具系統(tǒng)作為高速加工的關(guān)鍵技術(shù)之一,其結(jié)構(gòu)特征和聯(lián)接性能對(duì)高速加工的質(zhì)量和效率有著非常重要的影響。熱裝工具系統(tǒng)正是在符合高速加工發(fā)展的要求下應(yīng)運(yùn)而生,并得到快速發(fā)展。
　　 本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外高速加工工具系統(tǒng)研究和分析的基礎(chǔ)上,運(yùn)用理論分析和數(shù)值模擬的方法

2、對(duì)熱裝工具系統(tǒng)的感應(yīng)加熱過(guò)程,接觸特性,徑向剛度和失效形式等重要問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)地研究。研究的主要工作及成果如下:
　　 (1)基于麥克斯韋方程組和彈塑性力學(xué)分析理論,建立了熱裝夾頭感應(yīng)加熱過(guò)程的電磁場(chǎng),溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型,對(duì)感應(yīng)加熱過(guò)程進(jìn)行了理論分析。
　　 (2)在通用有限元軟件ANSYS中建立了熱裝夾頭感應(yīng)加熱過(guò)程的有限元模型,并給出了建模過(guò)程中的各種問(wèn)題的處理方法。采用順序耦合的方式對(duì)熱裝夾頭的電磁場(chǎng),溫

3、度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行模擬,揭示了不同電流密度、電流頻率以及刀柄熱縮機(jī)與熱裝夾頭的相對(duì)位置對(duì)熱裝夾頭溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響規(guī)律。對(duì)熱裝夾頭感應(yīng)加熱參數(shù)的選擇具有參考意義。
　　 (3)建立了熱裝工具系統(tǒng)的接觸特性和彎曲剛度的理論模型,并結(jié)合有限元模擬揭示了過(guò)盈量、主軸轉(zhuǎn)速、夾持長(zhǎng)度、夾頭壁厚以及配合直徑對(duì)系統(tǒng)接觸特性和徑向剛度的影響規(guī)律,并對(duì)這些參數(shù)的選取作簡(jiǎn)單的評(píng)判。
　　 (4)研究了熱裝夾頭在高速加工過(guò)程中的主要失

4、效形式,建立了基于夾頭材料強(qiáng)度失效和夾緊力失效的極限過(guò)盈量的理論計(jì)算模型,并通過(guò)有限元軟件進(jìn)行驗(yàn)證,通過(guò)兩種方法對(duì)比表明:對(duì)于基于夾緊力失效的臨界過(guò)盈量的計(jì)算,理論模型和有限元模型結(jié)果具有很好的一致性,對(duì)于基于材料強(qiáng)度失效的臨界過(guò)盈量的計(jì)算,有限元模型更加符合實(shí)際狀況。最后,通過(guò)分析兩種失效狀態(tài)下的臨界過(guò)盈量,進(jìn)而得到熱裝工具系統(tǒng)的最佳公差配合。研究工作對(duì)保證高速加工過(guò)程中熱裝夾頭的安全使用具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。
　　 本研究?jī)?nèi)容