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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:

2. 接触应力分析 如前所述,要保证主轴/刀柄联接在高速下仍有可靠的接触,需有一个较大的过盈量来抵消高速旋转时主轴与刀柄间的间隙。但过大的过盈量需拉刀机构产生很大的拉力,对换刀非常不利,还会使主轴端部膨胀,对主轴前轴承有不良影响。因此必须在保证材料不发生失效、不妨碍换刀和不影响主轴轴承精度的前提下,通过适当提高轴向拉力来提高联接面间的过盈量和接触应力,进而提高联接的可靠性和加工质量。对于ISO 40联接而言,Ott公司夹紧器轴向拉力为10.5kN,Roehm公司夹紧器轴向拉力为12kN,Berg公司的SSK型和SSKE型夹紧器的轴向拉力为13kN,而SSKE-KH型夹紧器的轴向拉力则为18kN。根据ISO和DIN标准,HSK-A63的轴向拉力为18kN。 有限元分析表明,提高过盈量可以有效地提高接触应力。如果主轴的最高转速为10 000r/min,则可以分别求出ISO 40主轴/刀柄联接在不同拉力(10.5kN、12kN、13kN和18kN)作用下的最佳过盈量分别为1.85µm、2.00µm、2.11µm和2.63µm。对于HSK-A63主轴/刀柄联接而言,如果主轴的最高转速为20 00r/min,其最佳过盈量为25~30µm,此时刀柄与主轴的大端名义尺寸均为48mm;若依据ISO12164-1的规定,刀柄与主轴的大端名义尺寸分别取48.010mm和47.988mm,则其最佳过盈量为13~18µm。

结语 在离心力的作用下,主轴/刀柄联接面间的变形和接触应力随旋转速度的提高而变化,导致联接系统性能和加工精度的下降。当旋转速度不高时,离心力影响可不予以考虑,但当旋转速度较高时必须予以充分考虑,以确保联接的可靠性。提高过盈量可以有效地解决上述问题,改善联接性能和加工精度。主轴最高转速为10 000r/min时,ISO 40联接的最佳过盈量为1.85~2.63µm(轴向拉力为10.5~18kN);而当主轴的最高转速为20 000r/min时,HSK-A63联接的最佳过盈量为13~18µm(轴向拉力为18kN).
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