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高速主轴刀柄联接的离心力效应分析
作者: 发布于:2013-01-04 08:32:36 点击量:

1 引言 随着高速机床的不断发展和切削材料性能的不断提高,为满足高速、高效的生产需求,机床主轴的旋转速度也越来越高。不论是传统的ISO主轴/刀柄联接还是近年出现的HSK主轴/刀柄联接,在切削过程中,其主轴和刀柄均会在离心力的作用下发生径向膨胀。在主轴和刀柄均采用同类材料的情况下,前者的膨胀量总是大于后者,从而降低了联接的可靠性;若主轴和刀柄的材料性能匹配不当,后果将更严重。上述变化在常用转速下一般被忽略不计,但转速较高时,离心力产生的径向膨胀会降低联接面间的接触应力,导致刀柄相对主轴位置的变化并使刀具在径向切削力的作用下发生弯曲,直接影响加工精度和表面粗糙度。 主轴/刀柄联接属于边界条件高度非线性的接触问题,配合面间呈现出很复杂的接触状态和应力状态。基于拉美方程的传统方法存在着一定局限性,不能很好地解决此类问题。近年来,随着计算机软硬件技术和非线性有限元技术的发展,研究人员开始借助于非线性有限元法来研究、模拟圆锥面间的变形和接触应力的变化规律。本文借助于先进的非线性有限元技术分析研究了离心力对ISO 40和HSK-A63两种主轴/柄联接性能的影响,为主轴/刀柄联结的设计和优化提供了理论依据。
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