刀柄-熱縮刀桿-刀具系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及振動特性分析.pdf

1、刀柄-熱縮刀桿(Shrink-fit Holder-SFH)-刀具式刀具系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、夾持穩(wěn)定性高、夾緊強度和抗彎剛度高、有較好回轉(zhuǎn)平衡性以及易于接近工件的深型腔等特點，現(xiàn)已成為大型深型腔模具精加工的主要方法之一。目前，由于缺乏對SFH-刀具配合的合理裝夾、刀柄-SFH結(jié)構(gòu)優(yōu)化、及整個刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)切削振動等方面的深入研究，使其在高速銑削中的優(yōu)越性能得不到全面的發(fā)揮。
　　本文針對目前刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)

2、急待解決的問題，著重從SFH與刀具配合的裝夾溫度、SFH結(jié)構(gòu)、刀柄-SFH配合的接觸特性及刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)模態(tài)等方面進行研究，并用實驗的方法驗證了研究過程中所建有限元模型的準(zhǔn)確性。
　　作為刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)高速銑削加工的前提和基礎(chǔ)，首先對刀具在熱縮刀桿中的裝夾進行了建模，并給出了一種確定感應(yīng)加熱過程中 SFH-刀具配合瞬態(tài)過盈量的新方法。分析了感應(yīng)加熱長度及 SFH-刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)對最小熱位移差值的影響，建立

3、了配合公差所對應(yīng)的基本過盈量與最小裝夾溫度之間的計算關(guān)系式，對刀具在SFH中的裝夾及SFH的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的現(xiàn)實指導(dǎo)意義。
　　在 SFH結(jié)構(gòu)分析方面，借助非線有限元技術(shù)對靜態(tài)、徑向力作用下及感應(yīng)加熱情況下不同外徑的SFH與刀具配合的等效應(yīng)力、接觸壓力、熱變形及熱應(yīng)力等力學(xué)特性進行了分析。在此基礎(chǔ)上進一步給出了 SFH外徑的控制方法與流程，對SFH的合理設(shè)計及選用具有一定的現(xiàn)實參考價值。
　　在刀柄與SFH配合的接觸特性研

4、究方面，分析了螺釘與刀柄支承面及SFH與刀柄配合面的壓力關(guān)系，構(gòu)建了含有螺釘連接件的SFH與刀柄配合的參數(shù)化有限元模型。分析了預(yù)緊力大小及刀柄-SFH結(jié)構(gòu)參數(shù)對其接觸應(yīng)力分布的影響，分析結(jié)果可為SFH及刀柄尺寸設(shè)計提供參考數(shù)據(jù)。
　　在刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)切削振動分析方面，結(jié)合有限元模態(tài)分析技術(shù)建立了整個刀柄-SFH-刀具式刀具系統(tǒng)的有限元模型。通過獲取不同SFH懸伸長度刀具系統(tǒng)的固有頻率，最終建立了 SFH懸伸長度與切削