液压膨胀夹头的径向刚度分析

液压膨胀式夹头刀柄是一种采用液压膨胀原理夹持刀具的超高精度刀具夹头,夹头的径向夹持刚度对加工零件的表面质量以及夹头刀具的整体震动都有着非常重要的影响。为了充分发挥液压膨胀夹头刀柄在高速加工中的应用潜能和效用,利用有限元分析法对静压膨胀夹头的径向夹持刚度影响因素进行了分析。分析了夹头-刀具的配合间隙、油腔凸起长度、油压以及转速对夹头径向夹持刚度的影响,研究结果对于夹头的生产制造和合理控制加工质量提供有效的依据和参考。     

高速角接触球轴承动态刚度的分析与计算

在Hertz接触理论的基本上，结合Newton-Raphone法，针对定位、定压两种不同的预紧方式，分析计算了轴向力和径向力联合载荷作用下高速角接触球轴承的动态刚度，结果表明：定位预紧下轴向刚度和径向刚度随转速增加而增大；定压预紧下轴向刚度随转速增加而减小，径向刚度随转速增加而增大。     

高速电主轴支承刚度计算及模态分析

以某型号数控磨床用高速电主轴为研究对象,基于滚动轴承静力学推导了高速电主轴常用支承—角接触球轴承计及预紧接触角变化的径向刚度和多联组配轴向刚度计算公式,结果显示该计算公式比现有文献中相关计算更准确,讨论了轴向预紧力对支承刚度的影响规律。在得到支承刚度的基础上,在ANSYS中采用弹簧单元COMBIN14模拟主轴轴承支承,基于ANSYS对主轴部件进行了不同轴向预紧力和不同转速下的模态分析,讨论了转速和轴向预紧力对电主轴模态的影响。     

预紧力对轴承接触状态及电主轴回转性能的影响

高速电主轴角接触球轴承的性能由转速、支承刚度、旋转精度和摩擦生热等因素决定,这些因素都直接关系到轴承在轴向预紧力作用下的接触特性。研究了轴承滚动体与滚道在轴向预紧力变化下的接触特性。提出了一种利用开尔文四线法测定轴承不同轴向预紧力下接触电阻的新方法。结果表明,随着轴承轴向预紧力的增大,接触电阻呈非线性减小。对于角接触球轴承,当轴向预紧力大于一定值时,接触电阻趋向平稳,形成"L"型曲线。进一步研究了轴向预紧力对背靠背角接触球轴承对作为大型电主轴一端支撑的旋转精度的影响。研究表明,轴承外圈径向跳动随着轴向预紧载荷的增大呈现"降-升-降"的波动趋势,反映了径向游隙变化以及背对背轴承对隔离挡圈平行度误差对轴承外圈姿态变化的综合影响。本研究为角接触球轴承作为小型电主轴和大型电主轴的支撑进行轴向预紧时预紧载荷的优化提供了技术支撑。     

机床主轴轴承热诱导预紧力自补偿方法

针对高速机床主轴轴承在主轴转速、负载及初始预紧力影响作用下,产生附加热诱导预紧力的问题,提出一种基于分离式隔圈的机床主轴轴承热诱导预紧力自补偿方法,实现了主轴轴承热诱导预紧力自补偿。首先,建立了主轴单元热结构耦合分析模型,分析了不同温度及载荷下,分离式隔圈的轴向相对位移;其次,利用高速机床主轴轴承试验平台研究了补偿前后不同主轴转速和初始预紧力下主轴单元振动和轴承温升的变化规律。结果表明,隔圈相对位移随温度成线性变化,而初始预紧力对其几乎没有影响;且采用分离式隔圈相较于传统的一体式隔圈,主轴单元振动略有增加,但轴承温升显著减小,说明所设计分离式隔圈能够有效降低热诱导预紧力。     

高速电主轴动刚度的计算与测试方法

为了考察高速砂轮主轴在高速运转下的动态特性,构建了基于角接触球轴承的拟静力学数值模型的电主轴支撑刚度的计算方法,并设计了基于工作转速下的高速砂轮主轴动态支撑力、相对位移的动刚度测试方法,搭建了高速砂轮电主轴动刚度的测试平台。研究分析了高转速精密机床中使用的HCB71902-C-T-P4S高速角接触球轴承在不同预紧力下动刚度随转速变化的规律。在选择轻预紧11N下,实验测试结果与计算所得支撑刚度保持一致,当转速超过50 000r/min后径向动刚度趋于稳定在180N/μm左右。高速电主轴支撑刚度的变化规律研究为改善精密机床工作性能提供了重要的理论基础。     

成对角接触球轴承动刚度分析

为分析成对安装角接触球轴承的刚度特性,建立了角接触球轴承拟静力学分析模型。通过求解成对轴承的非线性方程组,计算成对轴承刚度矩阵。并以成对安装的7210C角接触球轴承为研究对象,分析在2种安装布局下转速、径向力、轴向力、预紧力对成对轴承刚度的影响,结果表明:2种安装布局下成对轴承轴向和径向刚度随转速增大而减小,背靠背安装时成对轴承角刚度远大于面对面安装时的角刚度;背靠背安装时成对轴承刚度随径向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向和轴向刚度随径向力增大而减小,角刚度逐渐增大;背靠背安装时成对轴承刚度随轴向力增大而先减小后增大,面对面安装时成对轴承径向刚度随轴向力增大而减小,轴向刚度先减小后增大,角刚度逐渐增大;2种安装布局下成对轴承刚度随预紧力增大而增大。     

高速机床主轴轴承预紧力理论分析

预紧力的大小直接影响机床主轴动态特性,传统的定压预紧已不能满足现代高速化机床主轴的性能需要,预紧力可控成为主轴技术的重要发展方向.采用有限元法,完成了高速主轴系统温度场分析,给出了预紧力和轴承温升的对应关系,以推荐的轴承温升为控制目标,确定高速段轴承预紧力;以轴承的疲劳寿命为设计目标,获得低速段轴承预紧力.以某高速机床主轴为例,分析并计算了预紧力随转速变化的关系曲线,研究结果表明:高速机床主轴轴承预紧力理论分析方法可行,为机床主轴的预紧力控制提供了依据.     

圆锥滚子轴承油气润滑试验研究

对圆锥滚子轴承HR32307J进行了油气润滑试验研究,分析了油气润滑输油管长度、轴向预紧力、喷嘴个数、供气压力、转速和供油量对轴承温升的影响,确定了高速滚动轴承合理的油气润滑参数。试验表明:随着输油管道长度、喷嘴个数、供油量的增加,轴承温升呈先降低后升高的趋势;随着轴向预紧力的增加,轴承温升基本呈线性增长;随着供气压力的增长,轴承温升呈下降趋势,且下降趋势逐渐减缓;随着转速的增加,轴承温升呈较大幅度的增长。     

定位预紧和定压预紧下角接触球轴承动态特性研究北大核心

为解决不同预紧方式下角接触球轴承动态特性求解精度不高的问题,以赫兹接触理论和滚道控制理论为基础,提出一种新的轴承刚度矩阵计算方法,实现了定位预紧和定压预紧下轴承刚度矩阵的全解析求解。基于该方法,针对不同预紧方式综合对比分析了预紧力、转速对轴承接触角、接触载荷和刚度的影响规律,分析结果表明:在初始预紧力相同时,定位预紧方式下轴向载荷随转速的升高而增加;在高速工况下,定位预紧状态时球与内、外圈的接触载荷比定压预紧的大;2种预紧方式下,轴承刚度均随转速增大而衰减但衰减程度不同,原因是定位预紧状态下的轴向载荷随转速增加而增大,抑制了轴承刚度的衰减。     

基于铣削均匀性的切削参数优化

分析了高速铣削加工切屑形成过程中刀具—工件的接触行为,提出了考虑轴向切削深度和径向切削深度的铣削均匀性模型。在此基础上,以恒定的金属去除率为约束条件、铣削均匀性系数为优化目标,建立了切削参数的优化模型。通过对航空铝合金进行高速铣削试验,验证了铣削均匀性理论及优化模型的合理性。结果表明,对于航空铝合金的高速铣削加工,采用大径向切深—小轴向切深有利于提高铣削均匀性,减小切削力。     

高速铣削AF1410高强度钢的实验研究

高强度钢具有优异的机械性能和广阔的应用,但切削加工较为困难,存在加工效率低,加工表面质量差等问题.以AF1410高强度钢为研究对象,应用高速铣削的加工方法,使用涂层硬质合金刀片,对AF1410高强度钢进行了高速铣削实验,研究分析了在高速切削条件下刀具磨损、切削力、切削温度以及已加工表面粗糙度的变化规律.研究发现以TiC...     

考虑结合面和轴向力的主轴系统动力学特性

汽车覆盖件淬硬钢模具由于硬度高,在铣削过程中动态铣削力大,易发生颤振,而主轴系统动力学特性直接影响铣削稳定性。为了准确建立主轴系统动力学模型,考虑主轴系统铣削状态下产生的轴向铣削力和离心力对主轴结合面接触刚度的影响。通过分析得到,轴向铣削力对主轴结合面接触刚度有强化作用,使主轴系统固有频率有微小的增加;而离心力对结合面接触刚度有软化作用,随着主轴转速升高,系统的固有频率减小,尤其高转速时主轴系统的动力学特性偏差较大,对比而言离心力的软化作用多于轴向铣削力的强化作用,故主轴系统在铣削过程中动力学特性相比静止无载状态下仍是软化现象;分析结合面预紧力、刀具参数等因素对主轴系统动力学特性的影响规律,为准确分析主轴系统动力学特性和预测铣削稳定性提供理论参考。     

TC4铣削中超临界CO2混合油膜附水滴的冷却润滑性能

在干切削、超临界CO2（scCO2）以及scCO2与油膜附水滴(OoW)混合三种绿色切削方式下对钛合金进行了铣削试验。通过单因素试验分析了铣削参数和冷却润滑方式对切削力、切削温度、表面粗糙度的影响规律，研究了scCO2与OoW混合冷却方式在钛合金铣削中的冷却润滑性能。结果表明，三种冷却润滑方式下，随着切削速度、每齿进给量和径向切宽的增大，切削力和切削温度均呈现增大趋势；当切削速度进一步增大时，依据高速切削加工理论，切削力和温度有增长变缓和下降的趋势；不同加工参数下，相比干切削和scCO2，scCO2与微量油膜附水滴混合冷却方式能有效减小切削力和降低切削温度，并获得良好的加工表面，具有良好的冷却润滑性能。     

高速铣削中铣削速度及背吃刀量对铣削力影响的有限元仿真

基于有限元软件ABAQUS平台,使用数值仿真技术,建立了高速铣削环境下45钢的二维等效简化有限元模型,重点研究了铣削过程中铣削速度和背吃刀量的变化对铣削力的影响,并通过实验验证了有限元模型仿真结果的合理性;用计算机辅助工程的方法解决了高速铣削过程中切削力难以确定的问题。     

Analysis of cutting force coefficients in high-speed ball end milling at varying rotational speeds

In high-speed ball end milling, cutting forces influence machinability, dimensional accuracy, tool failure, tool deflection, machine tool chatter, vibration, etc. Thus, an accurate prediction of cutting forces before actual machining is essential for a good insight into the process to produce good quality machined parts. In this article, an attempt has been made to determine specific cutting force coefficients in ball end milling based on a linear mechanistic model at a higher range of rotational speeds. The force coefficients have been determined based on average cutting force. Cutting force in one revolution of the cutter was recorded to avoid the cutter run-out condition (radial). Milling experiments have been conducted on aluminum alloy of grade Al2014-T6 at different spindle speeds and feeds. Thus, the dependence of specific cutting force coefficients on cutting speeds has been studied and analyzed. It is found that specific cutting force coefficients change with change in rotational speed while keeping other cutting parameters unchanged. Hence, simulated cutting forces at higher range of rotational speed might have considerable errors if specific cutting force coefficients evaluated at lower rotational speed are used. The specific cutting force coefficients obtained analytically have been validated through experiments.     

高速铣削P20模具钢复杂曲面粗糙度试验研究

应用硬质合金球头铣刀对P20（3Cr2Mo）模具钢进行了高速铣削精加工试验,研究了加工参数（包括主轴转速、每齿进给量和径向进给量）对曲面粗糙度的影响情况,分析了不同加工路径下粗糙度的形成机理。研究结果表明,高速条件下,主轴转速对加工表面粗糙度的影响不明显;每齿进给量和径向进给量对纵向和横向粗糙度的影响呈线性增加关系;为得到较小的粗糙度值,走刀路径应选择被加工曲面曲率半径变化大的方向为进给方向。     

高速铣削刀具悬伸量试验研究

通过不同刀具悬伸量条件下高速铣削淬硬模具材料的实验研究 ,记录和分析了铣削过程中切削力、振动、刀具后刀面磨损面积和表面粗糙度的变化 ,优选刀具悬伸量。通过刀具的合理使用 ,提高刀具的加工能力     

基于切削力预测模型的刀具几何参数和切削参数优化

整体硬质合金立铣刀高速铣削航空铝合金过程中,刀具螺旋角、轴向切深、径向切深对铣削均匀性有显著影响。应用全因子实验设计和多元线性回归技术建立了切削力预测模型,采用方差分析方法检验了预测模型的拟合度及各独立输入参数的显著性。应用遗传算法,以切削力预测模型为目标函数,通过基于遗传学的选择-交叉-变异操作,优化了刀具几何参数和切削参数。结果表明,在较大的金属去除率下选择出最佳的轴向切深-径向切深-螺旋角组合以获得最小的切削力是有可能的。     

薄壁零件高速铣削振动试验与分析

切削速会加强振动随针对薄壁零件在高速铣削加工过程中存在的振动问题,为有效抑制加工振动,采用单因素试验,对每齿进给量、度、工彳车径向轴向切深、径向切深等加工参数进行了研究。试验结果显示：每齿进给量并不是越小越好;转速过高过低都振动：切深增随轴向切深增大振动增强;随径向切深增大振动逐渐减弱,较大轴向切深下,径向切深小于1mm时,大而增强。综合数据优选：薄壁零件高速铣削时,每齿进给量在0．1～0．15mm之间;转速在11000—14000r／min之间;较小的轴向切深和较大径向切深会有效抑制加工振动。